SUL CONSUMO ENERGETICO DELLE ATTREZZATURE DI … · Individuazione dei parametri per la...

POLITECNICO DI MILANO Scuola di Ingegneria Edile - Architettura Corso di laurea in Ingegneria Edilie

Tesi di Laurea Magistrale

"SUL CONSUMO ENERGETICO DELLE ATTREZZATURE

DI CANTIERE"

Relatore: Prof. Ing. Marco Lorenzo Trani Co-relatore: Dott. Arch. Benedetta Bossi

TESI di Laurea di:

Luca GUASTALEGNAME Matr. 722182

Anno Accademico 2011 – 2012

1

INDICE

ABSTRACT ................................................................................................................................. 3

CAPITOLO 1. Stato dell’arte

Introduzione .................................................................................................................................. 4

1.1. Linee guida CIRIA sulla gestione ambientale del sito ........................................................ 5

1.2. Normativa volontaria

1.2.1. Norma ISO/AWI 21931 “Framework for assessment of Environmental

Performance of Buildings and Constructed Assets” .............................................. 7

1.2.2. Bozza di norma UNI-CE-GL13 ........................................................................... 8

1.2.3. ISO DIS 10987 Earth - Moving Machinery - sustainability - terminology,

sustainability factors and reporting ......................................................................... 9

1.3. Protocolli

1.3.1. ITACA ............................................................................................................... 12

1.3.2. LEED ................................................................................................................. 13

1.4. Report di ricerca

1.4.1. Cantiere Clima ................................................................................................... 15

1.4.2. La Sostenibilità Nel Progetto Ergotecnico del Cantiere - Consorzio CIS-E .... 17

1.4.3. Report di ricerca General Smontaggi ............................................................... 18

1.5. Pubblicazioni

1.5.1. Analysis of hydraulic excavator working cycle .......................................... 23

1.5.2. An examination on fuel consumption trendes in construction projects ............ 25

CAPITOLO 2. Strutturazione di una base dati per le attrezzature di cantiere

alimentate

2.1. Identificazione delle attrezzature ...................................................................................... 29

2.2. Individuazione dei parametri per la determinazione dei consumi e delle emissioni di CO2

2.2.1. Motori a combustione interna ........................................................................ 33

2.2.2. Motori elettrici ................................................................................................ 51

2.3. Elaborazione tabelle attrezzature ..................................................................................... 63

INDICE

2

CAPITOLO 3. Acquisizione dati di cantiere

3.1. Acquisizione dati in situ ................................................................................................... 74

3.2. Acquisizione dati strumentale ........................................................................................... 78

3.3. Acquisizione dati di esperienza storicizzati ...................................................................... 84

CAPITOLO 4. Risultati sperimentali

4.1. Casi di studio 1 nuova costruzione, Via Bollate 57 Novate Milanese .............................. 92

4.2. Caso di studio 2 nuova costruzione, Via Poggi 3, Milano .............................................. 114

CONCLUSIONI ...................................................................................................................... 140

BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................... 143

INDICE DELLE FIGURE ........................................................................................................ 148

INDICE DELLE TABELLE ..................................................................................................... 151

ABSTRACT

3

ABSTRACT

L’analisi dello stato dell’arte in merito alla sostenibilità energetica della fase esecutiva

dell'opera ha evidenziato la scarsità di indagini riguardanti i consumi energetici di cantiere e

l'inadeguatezza dei dati inerenti il consumo delle attrezzature nelle schede tecniche di

riferimento.

Il presente elaborato si pone come scopo l'analisi dei consumi energetici delle principali

attrezzature presenti nei cantieri edili. Tale studio si è svolto seguendo due principali percorsi. Il

primo è stato caratterizzato dalla strutturazione di una base dati delle principali attrezzature di

cantiere che ha prodotto come risultato la redazione di una tabella predittiva in grado di

restituire i loro consumi orari e le emissioni di CO2, elaborata per tre grandi famiglie: diesel,

elettriche e di sollevamento.

La seconda fase della ricerca si è poi concentrata sulla definizione di strumenti di acquisizione

dati - in situ, strumentale, di esperienza storicizzati - a servizio del monitoraggio dei consumi di

cantiere. Questi strumenti sono stati sperimentati su dei cantieri reali per monitorare i consumi

di alcune attrezzature confrontandoli poi con i dati ottenuti con il metodo predittivo.

Tale messa a confronto ha permesso di dimostrare che lo strumento predittivo individuato è

funzionale alla stima dei consumi di cantiere, essendo i risultati ottenuti vicini a quelli reali.

In conclusione, prevedere il consumo energetico del cantiere già in fase di progettazione delle

opere da realizzare o sulle quali si intende intervenire, ha lo scopo di orientare le scelte

tecnologiche ed operative precontrattuali nell’alveo della sostenibilità cantieristica delle stesse,

riducendo di pari passo la quota parte energetica dei costi della produzione edilizia.

In fine la tesi individua quelli che potranno essere gli sviluppi futuri della ricerca per la

riduzione dell'uso di risorse energetiche non rinnovabili in cantiere auspicando una messa a

punto di criteri descrittivi predittivi sulla sostenibilità energetica della fase esecutiva di un

procedimento.

.

4

Capitolo 1

Stato dell’arte

Introduzione

La parola “sostenibilità” è entrata stabilmente a far parte del vocabolario comune.

Con riferimento alla società tale termine indica un "equilibrio fra il soddisfacimento delle

esigenze presenti senza compromettere la possibilità delle future generazioni di sopperire alle

proprie" (Rapporto Brundtland del 1987).

La riduzione dei consumi di energia primaria e delle emissioni di anidride carbonica è uno degli

obiettivi chiave delle politiche europee e internazionali, come sancito dalla sottoscrizione del

Protocollo di Kyoto e dal target 20-20-20 proposto dall'Europa che come obbiettivo si pone:

1) ridurre i gas ad effetto serra di almeno il 20% rispetto ai livelli del 1990;

2) incrementare l'uso delle energie rinnovabili (eolica, solare, biomassa) giungendo ad una

quota del 20% di energia rinnovabile sul totale dei consumi di energia (attualmente le

rinnovabili forniscono circa l'8,5% dell'energia totale);

3) diminuire il consumo di energia del 20% rispetto ai livelli previsti per il 2020 grazie ad una

migliore efficienza energetica.

Il compartimento edilizio è uno dei settori strategici da orientare per poter raggiungere questi

obiettivi ambiziosi dal momento che gli edifici, nella sola fase di utilizzo, sono responsabili del

40% dei consumi di energia e del 25% delle emissioni di CO2.

Attualmente gli sforzi della ricerca e della progettazione tendono a concentrarsi sul rendere

tecnologicamente più efficienti gli involucri degli edifici e contemporaneamente ridurne al

minimo i fabbisogni energetici.

Nello studio della sostenibilità degli edifici la valutazione energetica del cantiere, ovvero legata

alla fase di realizzazione dell’opera non è valutata nel suo complesso e ci si ferma ad elencare

delle buone pratiche per una corretta gestione ambientale del sito.

Esistono a livello internazionale alcune linee guida molto significative ed esaustive nel trattare

le problematiche connesse alla gestione ambientale del cantiere.

Capitolo 1 - Stato dell'arte -

5

1.1. Linee guida CIRIA sulla gestione ambientale del sito

L’associazione CIRIA (the Construction Industry Research and Innovation Association)

operante nel Regno Unito, da oltre 40 anni gestisce attività di ricerca e produce informazioni

mirate a fornire soluzioni di best practice ai problemi che possono sorgere nell’industria delle

costruzioni.

Con riferimento al cantiere e alle problematiche ambientali, esistono due documenti pubblicati

da CIRIA frutto di una attività di ricerca svolta in collaborazione con i più importanti gruppi

inglesi operanti nel settore. Il primo è:

1. l’Environmental Handbooks for Building and Civil Engineering Project (CIRIA C528 -

C529, 2000) – Part 2: Construction e Part 3: Demolition and Site Clearance.

Il testo costituisce una raccolta di informazioni ed una guida pratica sulle questioni ambientali

che si possono affrontare nelle diverse fasi del processo edilizio, dalla formulazione dell’offerta

alla costruzione di un progetto di ingegneria civile/edile.

Questioni ambientali:

• Risparmio energetico e la necessità di ridurre le emissioni di gas serra

• Risparmio nell’uso delle risorse naturali – minimizzazione dei rifiuti, riuso e

riciclaggio – selezione di materiale sulla base di criteri ambientali

• Prevenzione dell’inquinamento

• bonifica di siti contaminati

Per ciascuna fase vengono individuati gli aspetti legali/normativi (attuali e in fase di

preparazione in UK e UE) e aspetti tecnici (inquadramento tematico e norme di buona pratica).

Il testo si rivolge ai clienti, progettisti e responsabili della costruzione, demolizione e sgombero

del cantiere.

2. Environmental good practice on site (C692 aggiornamento CIRIA C650, 2005).

Il documento affronta nello specifico tutte le questioni ambientali una volta che il progetto ha

raggiunto la fase di realizzazione. Per facilitare una buona pratica ambientale in cantiere, il

manuale spiega come definire un quadro di gestione appropriato per il cantiere e come

organizzare la gestione delle attrezzature per ottenere una limitazione dei danni ambientali


6

come ad esempio la gestione delle stazioni di rifornimento e aree di stoccaggio. Dopo una

introduzione generale relativa alla gestione complessiva del cantiere, il manuale raggruppa tutte

le tematiche affrontate in “problematiche ambientali” realizzando un elenco dove sono inserite

per esempio voci come acqua, rumore, polveri, emissioni e odori, gestione del traffico e uso dei

veicoli ecc. Per facilitare il controllo da parte degli operatori, per ciascuna problematica viene

redatta una pratica checklist circa le operazioni da compiere. Il secondo raggruppamento

riguarda i “processi costruttivi” anch'esso è un elenco di voci come ad esempio scavi,

demolizioni, getto di calcestruzzo sgombero cantiere ecc. Di conseguenza per ogni processo

costruttivo avremmo le relative problematiche ambientali correlate con le checklist per il

controllo delle operazione da compiere per una buona pratica ambientale in cantiere.


7

1.2. Normativa volontaria

1.2.1. Norma ISO/AWI 21931 “Framework for assessment of

Environmental Performance of Buildings and Constructed Assets”

La bozza di norma identifica una serie di indicatori significativi per la valutazione dell’impatto

ambientale degli edifici. La struttura della norma parte dal concetto di environmental impact,

con riferimento all’intero ciclo di vita dell’edificio e dei suoi materiali. L’approccio è quindi di

tipo olistico e riguarda sia l’uso di energia, acqua e materia derivante dal cantiere, sia gli effetti

che questo ha sull’ecosistema a scala locale / globale (ad esempio con le emissioni di CO2).

Le voci che più direttamente possono essere legate ai cantiere sono le seguenti:

• catena delle forniture e logistica dei materiali – in generale si parla di “material flow -”;

• selezione di materiali non pericolosi e non tossici (in cantiere ma anche durante la vita utile);

• limitazione dei rifiuti prodotti in cantiere;

• recupero / riciclaggio della maggiore quantità possibile di materiale di scarto;

• risparmio nell’uso dell’acqua durante la costruzione;

• trattamento opportuno delle acque reflue derivanti da lavorazioni;

• riduzione dell’impatto del cantiere sull’ambiente immediatamente circostante: limitazione

dei rumori e limitazione dell’inquinamento prodotto.


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1.2.2. Bozza di norma UNI-CE-GL13

La Norma UNI che stabilisce i parametri di riferimento per lo sviluppo di metodi a punteggio di

valutazione della sostenibilità degli interventi edilizi. La norma è articolata nel seguente modo:

1) Fase produttiva fuori opera: produzione di materiali, elementi e componenti prefabbricati;

2) Fase produttiva in opera (esecuzione).

Per entrambe le fasi il documento stila una lista di macro obbiettivi da perseguire articolati in

sotto obbiettivi. Di seguito è riportata la lista completi dei macro obbiettivi con il solo punto e)

esemplificato.

a) Salvaguardia della salubrità dell’aria e del clima

b) Salvaguardia del suolo e del sottosuolo

c) Salvaguardia delle aree di intervento

d) Uso razionale delle risorse di materia prima

e) Uso razionale delle risorse energetiche

• Contenimento dei consumi energetici in cantiere

f) Uso razionale delle risorse idriche

g) Uso razionale dei rifiuti


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1.2.3. ISO DIS 10987 Earth - Moving Machinery - sustainability -

terminology, sustainability factors and reporting

La presente norma internazionale definisce i principi generali per affrontare la sostenibilità delle

macchine movimento terra, come descritto nella norma ISO 6165. Essa specifica i termini e le

definizioni di sostenibilità, individua i fattori di sostenibilità significativi per le macchine

movimento terra. Di seguito viene riportata la tabella Sustainability factors for earth - moving

machines dove vengono evidenziati i fattori di sostenibilità più significativi per elaborato:

Sustainability Factor

Sustainability Area

Description Units or Information –

Clause Number

Work Site Energy Efficiency

Environment

Work performed on a work site per the amount of energy/fuel consumed

Information to estimate machine work done/unit of energy - Clause 4.1

Work Site Greenhouse Gas Emission

Environment Work site GHG emissions per amount of work done

Information to estimate kg CO2 produced during a work site project – Clause 4.2

Improvement in Machine Application Efficiency

Environment /

Economic

Information and training to improve machine operation efficiency as a function of machine capability

Manufacturers information to improve the machine efficiency – Clause 4.3

Machine Air Quality

Emissions

Environment Engine emission rating Engine rating level, such as Tier or Stage Level – Clause 4.4

Machine Material Re-use

Environment Remanufactureable content Recyclable content Fluids consumed

Percent by mass as defined in ISO 16714 Percent by mass as defined in ISO 16714 Volume/machine hour per system – Clause 4.5

Safety Social/ Economic

Complying with ISO/TC 127 Safety Standards

List of ISO safety standards – Clause 4.6

Sound and Vibration

Social/ Environment

Sound levels of machine Vibration levels of machine

dB(A) - ISO 6393-6396 m/s2 - ISO TR 25398 and ISO 5349-2 – Clause 4.7

Useful Life Cost Parameters and Process

Economic Owning and operating cost versus productivity for the machine life cycle

Information on parameters and process for estimating useful life – Clause 4.8

Tabella 1 - Sustainability factors for earth-moving machines -


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• Work Site Energy Efficiency

Lavoro eseguito su un sito per la quantità di energia / carburante consumato. È generalmente

espressa in unità di materiale spostato per quantità di energia / combustibile consumato. (Unità

di misura comuni sono metri cubi o tonnellate di materiale per litro di carburante).

Nel Clause 4.1 si afferma che la quantità di energia / carburante che una macchina consuma

dipenderà dalla particolare applicazione e dal fattore di carico della macchina per quella

specifica'applicazione.

La norma rimanda all'allegato B per determinare il consumo di carburante delle macchina

introducendo una tabella che riporta i fattori di carico per i diversi tipi di applicazioni.

Wheel loader application Percent rated power fuel consumption

Low machine load factor 20 to 50

Medium machine load factor 50 to 70

High machine load factor 70 to 90

Tabella 2 -Example for estimating fuel consumption versus machine application for a wheeled loader

estimated by the manufacturer-

Come evidenziato in tabella ad ogni tipo di applicazione definita con una scala di fattori di

carico -Low, Medium, High - viene assegnato un intervallo che indica la percentuale della

potenza nominale utilizzata.

La norma definisce anche i fattori di carico nel seguente modo:

• Low machine load factor - Intermittent aggregate truck loading from stockpile, hopper

charging or load and carry on firm, smooth surfaces for short distances with minimal

grades. Free flowing, low density materials.

• Medium machine load factor - Continuous truck loading from stockpile and hopper

charging, loading from bank or load and carry on normal surfaces with low to medium

rolling resistance and slight adverse grades. Low to medium density materials.

• High machine load factor - Continuous work on rough or very soft surfaces with high

rolling resistance or load and carry in hard digging material with longer travel distances

on poor surfaces with adverse grades. Handling high-density material.


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• Work Site Greenhouse Gas Emission

Determina la quantità di CO2 prodotta nel sito in relazione al lavoro svolto.

Nel Clause 4.2 è indicata la quantità di CO2 prodotta dalla combustione di un litro di gasolio,

assunta pari a 2,6 Kg. La norma inoltre indica che per ottenere il totale della CO2 emessa in

cantiere andrebbe sommata a quella derivante dai motori diesel quella prodotta dalle

apparecchiature che utilizzano l'elettricità come tipo di alimentazione.


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1.3. Protocolli

1.3.1. ITACA

Il protocollo ITACA (Associazione nazionale per la Trasparenza negli Appalti e per la

Compatibilità Ambientale) è stato approvato dalla Conferenza dei Presidenti delle Regioni e

delle Province Autonome nel 2004. Si tratta di uno strumento che emerge dalla necessità di

formulare regole condivise per definire le soglie e i requisiti necessari per la predisposizione di

progetti con caratteristiche di “bioedilizia”.

Il protocollo si articola in 70 schede, costruite sull’ossatura di Green Building Challenge, che

inquadrano i singoli requisiti relativi alla sostenibilità di un progetto edilizio.

Lo strumento è costituito da un insieme di regole e di requisiti di tipo prestazionale che

elencano i parametri caratteristici di un determinato aspetto e, in parallelo, l’obiettivo finale da

perseguire (es. isolamento termico – riduzione dei consumi di energia), nell’ottica della

comprensibilità delle schede anche da parte operatori non specializzati.

Le voci legate al processo di costruzione sono le seguenti:

2: consumo di risorse

• 2.1.5. Energia inglobata;

• 2.4.1. Riutilizzo di strutture esistenti;

• 2.4.2. Riutilizzo di materiali presenti sul sito;

• 2.4.3. Utilizzo di materiali locali / regionali;

• 2.4.4. Utilizzo di materiali di recupero di provenienza esterna al sito;

• 2.4.5. Riciclabilità dei materiali;

• 2.4.6. Ecolabelling;

3: carichi ambientali

• 3.3.1. Rifiuti solidi da costruzione;

• 3.3.2. Rifiuti solidi da demolizione.

Come per Green Building Challenge, l’assegnazione dei punteggi si basa su una scala (positiva

o negativa) che assume come livello 0 quello della pratica comune.


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1.3.2. LEED

Il sistema statunitense di classificazione dell'efficienza energetica e dell'impronta ecologica

degli edifici LEED (acronimo di The Leadership in Energy and Environmental Design),

sviluppato dallo U.S. Green Building Council (USGBC), fornisce un insieme di standard di

misura per valutare le costruzioni ambientalmente sostenibili. Dalla sua prima elaborazione nel

1998, il LEED è cresciuto fino ad includere più di 14.000 progetti edilizi in più di 50 stati degli

U.S.A. e altri 30 paesi che coprono 99 km2 di aree in sviluppo. L'aspetto principale del LEED è

che si tratta di un processo aperto e trasparente dove i criteri tecnici proposti dai comitati LEED

vengono pubblicamente rivisti per l'approvazione da più di 10.000 organizzazioni che formano

parte del USGBC.

I criteri del LEED sono stati creati per raggiungere i seguenti scopi:

• Definire il concetto di "edificio verde" stabilendo uno standard comune di misura.

• Promuovere pratiche integrate, di progettazione per l'intero edificio.

• Dare un riconoscimento ai leader dell'industria della costruzione attenti al rispetto

dell'ambiente.

• Stimolare la competizione nello sviluppo di progetti, materiali e metodi costruttivi verdi.

• Aumentare la consapevolezza dei benefici che porta la "costruzione verde".

• Trasformare il mercato dell'edilizia.

• Orientato con occhio ai guadagni, per ottenere il maggiore profitto possibile pur

mantenendo l'aspetto di progetto orientato all'ecologia globale.

• Adempimento a tutti gli obblighi di legge dell'edilizia, mantenendo allo stesso tempo il

maggiore profitto possibile.

I membri del "Green Building Council", che rappresentano ogni settore dell'industria della

costruzione, hanno sviluppato e continuano a perfezionare i LEED.

Il sistema di classificazione affronta sette aree maggiori individuando per ciascuna una

struttura del tipo Pre requisito - finalità - requisito e attribuendo una serie di punteggi.


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Di seguito sono riportate in elenco le aree maggiori con esemplificata la (SS).

• Sostenibilità del Sito (SS)

- SS Prerequisito 1 - Prevenzione dell'inquinamento delle attività da cantiere

- Finalità: ridurre l'inquinamento generato dalle attività di costruzione controllando

i fenomeni di erosione del suolo e di sedimentazione delle acque riceventi e la

produzione di polveri.

- Requisiti sviluppare ed incrementare un piano per il controllo dell'erosione e

della sedimentazione per tutte le attività costruttive riguardanti la realizzazione

del progetto.

A questo punto all'interno dell'area (SS) vengono elencati i Crediti SS con i relativi requisiti,

finalità e punteggio. Di seguito viene riportato solo come esempio il Credito SS1.

• SS Credito 1: Selezione del sito (1 punto)

- Finalità: Evitare l'edificazione in aree non appropriate e ridurre l'impatto

ambientale della localizzazione di un edificio su di un sito

- Requisiti : Non costruire edifici, spazi esterni pavimenti, strade o aree a

parcheggio su siti che rispondono a determinati criteri (elenco dei criteri)

Quindi con le modalità sopra riportate vengono individuate e suddivise tutte le rimanti aree

maggiori.

• Gestione efficiente delle Acque

• Energia e atmosfera

• Materiali e risorse

• Qualità degli ambienti interni

• Innovazione nella Progettazione

• Priorità Regionali


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1.4. Report di Ricerca

1.4.1. Cantiere Clima

Il progetto di ricerca Cantiere Clima - Klima Baustelle - è stato affidato dal Comune di Bolzano

mediante incarico ad un gruppo di lavoro afferente al nuovo Dipartimento ABC (Architecture

Built Environment Construction Engineering ex Dipartimento BEST Building, Envronment

Science and Technology) del Politecnico di Milano composto dal Prof. Ing. Marco

Imperadori (Responsabile scientifico), Ing. Gabriele Masera, Arch. Giuliana Iannaccone.

Il progetto è finalizzato alla definizione di linee guida per la gestione del risparmio energetico

nella fase di costruzione degli edifici.

Tale programma è stato concepito quale naturale prosecuzione e completamento del lavoro già

iniziato dal Comune di Bolzano con Casa Clima- Klima Haus -, primo esempio in Italia di

certificazione energetica degli edifici.

L’obiettivo del gruppo di ricerca è quello di stabilire nuove regole attraverso un nuovo

paradigma costruttivo fondato sulla sostenibilità delle scelte che intervengono in ogni fase della

realizzazione e gestione di un manufatto edilizio e quindi di lavorare sulla ri-scrittura del codice

costruttivo.

Nel caso del cantiere, ovvero della valutazione energetica legata alla fase di realizzazione o

dismissione di un edificio, il quadro normativo è ancora in corso di definizione, benché vari

strumenti circolino già a livello sperimentale con applicazioni territorialmente limitate. Nello

studio le problematiche di risparmio energetico sono state in realtà ampliate alla gestione

ambientale complessiva del cantiere.

Pertanto l’intero progetto di ricerca ha esteso il proprio ambito di intervento alla individuazione

di possibili strategie mirate alla eliminazione (o, qualora non fosse possibile, alla limitazione)

delle interazioni nocive che si possono instaurare tra cantiere-ambiente e cantiere-uomo.

In conclusione il gruppo di ricerca ha individuato quattro Macro Aree di intervento, ovvero di

quattro ambiti strategici ai fini di una corretta gestione ambientale ed energetica del cantiere.

Tali ambiti sono stati così definiti:

a) Gestione del cantiere, b) Flusso dei materiali e cicli d’uso c) Energia d) Acqua.


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Per ciascuno di questi quattro ambiti è stato definito un elenco di issues (ovvero nuclei

problematici). Al fine di esplicitare correttamente le strategie operative da attuare per ogni issue

è stata elaborata una specifica scheda di strategia che sintetizza tutti gli aspetti (da quelli di

carattere generale a quelli più specifici di carattere normativo ed operativo) che si articolano in

6 punti chiave:

1) Inquadramento del problema

2) Fasi di lavorazione coinvolte

3) Indicazioni operative

4) Aspetti normativi

5) Check-list

6) Bibliografia

Qui è riportato l’estratto del punto 1(Inquadramento del problema) delle schede strategiche

della sezione C riguardanti il tema Energia prese ad esempio.

1) Contenimento dei consumi energetici per le lavorazioni:

Le tecniche costruttive influiscono direttamente sul contenuto energetico di un edificio: nella

fase costruttiva, al momento di eventuali manutenzioni e al termine della sua vita utile.

Nella fase di costruzione, è possibile ridurre l’energia richiesta per l’esecuzione delle

operazioni selezionando modalità costruttive che minimizzino il peso e la quantità dei materiali

utilizzati. Il minore lavoro impiegato, rispetto ad un procedimento costruttivo tradizionale, si

traduce in una diminuzione sia dell’energia consumata direttamente, sia di quella contenuta

nell’edificio in forma potenziale.

Tecnologie costruttive tradizionali, come quelle basate sul calcestruzzo armato, comportano

maggiori produzioni di polveri e lavorazioni rumorose protratte nel tempo.

2) Utilizzo di sistemi di illuminazione e controllo a basso consumo energetico:

La riduzione del consumo energetico complessivo del cantiere può essere ottenuta tenendo sotto

controllo i consumi elettrici dovuti all’illuminazione delle aree di lavoro, delle aree di

passaggio e delle installazioni di servizio (baracche di cantiere, eventuali alloggi o uffici, ecc.),

e in particolare selezionando corpi illuminanti ad alta efficienza.


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3) Verifica di presenza dei contatori: energia, acqua, gasolio

Poiché le informazioni inerenti i consumi energetici in fase di cantiere non sono, a differenza di

quelle in fase di gestione di un edificio, bene identificati, può essere appropriato richiedere alle

imprese di costruzione di predisporre dei contatori per registrare e riportare quanta energia ed

acqua sono utilizzate nel corso delle lavorazioni. Le informazioni raccolte potranno essere

riportate in un database(preventivamente predisposto dal Comune di Bolzano) che permetterà

di identificare gli obiettivi di risparmio futuri in fase di cantiere.

1.4.2. La Sostenibilità Nel Progetto Ergotecnico Del Cantiere -Consorzio CIS-E

Il report fa parte di una ricerca congiunta affidata della regione Lombardia alla fondazione

Politecnico - Consorzio CIS-E (Consorzio dell'Ingegneria strutturale in Europa), sotto il

coordinamento del responsabile scientifico Prof. Ing. Antonio Migliacci , con lo scopo di

predisporre una guida per la sostenibilità dell'edilizia pubblica. La parte della ricerca citata fa

riferimento al report del gruppo "cantiere " afferente al Dipartimento ABC del Politecnico di

Milano (ex Dipartimento BEST) composto dal Prof. Ing. Marco Lorenzo Trani (coordinatore),

Dott. Arch. Benedetta Bossi. Alla base dello studio il gruppo di ricerca si pone l’interrogativo

circa la opportunità di poter valutare, dal punto di vista della sostenibilità, anche i contenuti del

progetto ergotecnico. Il documento individua due aspetti che saranno di fondamentale

importanza come motivi generatori dell'interesse per l'argomento della tesi:

1) L’esigenza di ridurre l’uso di risorse energetiche non rinnovabili

Da tempo una delle tematiche che più preoccupa la nostra società è la riduzione di utilizzo

di fonti di energia inquinanti o in esaurimento a sostegno di una politica che promuova

l’utilizzo di energia “pulita” e rinnovabile, in particolare quella solare, fotovoltaica ed

eolica. Applicata ai cantieri edili e civili, questa esigenza coinvolge, soprattutto, i consumi

di carburante e di elettricità necessari per la realizzazione delle opere e il funzionamento

delle unità logistiche di supporto. L’approccio prestazionale che ne deriva dovrà dunque

individuare i centri di assorbimento di energia, riducendoli ovvero ottimizzandoli.

2) L’esigenza di ottimizzare le risorse economiche e temporali

Risparmiare risorse economiche, attraverso un attento controllo dei costi di costruzione fin

dalla fase di progettazione preliminare, può rappresentare una significativa opportunità per

incrementare la sostenibilità del processo.


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1.4.3. Report di ricerca General Smontaggi

La ricerca è stata prodotta, a cura dell'Ing. Alberto Picco, per valutare la convenienza

dell'installazione di apparecchiature per il monitoraggio del consumo di gasolio del parco

macchine dell'azienda in relazione alla possibilità di ottenere il rimborso di una percentuale

delle accise governative.

Riferimenti normativi:

L’ Agenzia delle Dogane, con riferimento agli impieghi di oli minerali che comportano

l’applicazione di accise con aliquote ridotte, punto 9 e punto 11 della Tabella A allegata al Testo

Unico delle Accise, approvato con Decreto Legislativo del 26 ottobre 1995, n. 504 e Circolare

33/D del 15 settembre 2006 ed ancora Circolare 5/D del 12 marzo 2010, definisce i soggetti

interessati al rimborso e le modalità di calcolo degli importi come riportato nel seguito.

Le tipologie oggetto delle agevolazioni sono le seguenti:

• A – Produzione di forza motrice con motore termico installato su macchina operatrice fissa

• B – Produzione di forza motrice con motore termico installato su macchina operatrice che si

muove:

• B1 – per mezzo del medesimo motore che produce forza motrice

• B2 – per mezzo di altro motore installato sulla stessa macchina operatrice

• B3 – per mezzo di altro motore installato su altra macchina (traino)

Ai fini dell’agevolazione si considera produzione di forza motrice anche il lavoro eseguito dai

motori termici nell’ambito della tipologia B per traslare un carico utile all’interno del sito

operativo, definibile come forza motrice di traslazione.

Sono escluse, quindi, le traslazioni effettuate in assenza di carico utile.

La produzione di forza motrice deve avvenire all’interno dei siti operativi dove viene svolta una

delle attività economiche classificate dalla nomenclatura Ateco 2007 nelle lettere da A ad H:

• A - Agricoltura, silvicoltura e pesca

• B - Estrazione di minerali da cave e miniere

• C - Attività manifatturiere

• D - Fornitura di energia elettrica, gas, vapore e aria condizionata

• E - Fornitura di acqua; reti fognarie, attività di gestione dei rifiuti e risanamento

• F - Costruzioni


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• G - Commercio all’ingrosso e al dettaglio; riparazione di autoveicoli e motocicli

• H - Trasporto e magazzinaggio

L’agevolazione si riferisce alla produzione di forza motrice che avviene all’interno del sito ben

delimitato e circoscritto, in cui opera il motore termico. E’ esclusa la produzione di forza

motrice che avviene, anche solo parzialmente, al di fuori del sito operativo.

Per quanto riguarda i cantieri di costruzione stradale o ferroviaria, il sito operativo è costituito

dall’area di cantiere.

Al fine di poter determinare l’agevolazione spettante, i motori termici dovranno essere dotati di:

• contatore delle ore di funzionamento del motore;

• contatore dei giri erogati dal motore durante le ore di funzionamento.

I predetti contatori devono essere collegati direttamente all’albero motore oppure all’alternatore

e contabilizzare le ore ed i giri di effettiva erogazione di potenza da parte del motore; devono

essere omologati da ente riconosciuto e certificati dal costruttore; non devono essere azzerabili;

devono essere sigillabili.

Per il calcolo dei consumi agevolati sono adottati i seguenti parametri:

• numero di ore di lavoro (HL) del motore termico che produce forza motrice e/o forza motrice

di traslazione;

• numero di giri erogati (RE) dal motore termico durante le ore di lavoro HL;

• consumi specifici (CSRPM), solitamente espressi in litri/h , del motore termico in relazione ai

giri/minuto (RPMP) e alla potenza (P) erogati, ed, in particolare:

• o il consumo specifico medio nel periodo considerato (CSMED) del motore termico in

relazione ai giri/minuto medi (RPMMED) erogati e alla potenza media erogata (PMED);

• il consumo specifico minimo (CSMIN) del motore termico in corrispondenza del minimo

numero di giri/minuto (RPMMIN) e della minima potenza (PMIN) erogati.


20

Nello specifico il gruppo di ricerca ha applicato lo studio alle 5 principali categorie di mezzi

impiegati nei cantieri edili, utilizzando la seguente formula:

��

��

dove:

LMHP = Consumo di combustibile espresso in litri / h

K = Consumo specifico del motore espresso in kg / hp * h

GHP = Potenza nominale del motore espressa in hp

LF = Load Factor

KPL = Peso del combustibile espresso in kg / lit.

e avvalendosi della tabella sotto riportata:

Engime Weight (KPL)

kg/liter

Fuel Consumption (K)

kg / hp * hour

Load Factor (LF)

Low Med Hing

Gasoline 0.72 0.21 0.38 0.54 0.70

Diesel 0.84 0.17 0.38 0.54 0.70

Tabella 3- Weights, fuel consumption rates, and load factors for diesel and gasoline engines -

Dallo studio è emerso la non reperibilità di alcuno valori di consumo delle attrezzature necessari

per l'applicazione della formula che non erano presenti nei manuali o nelle schede tecniche. Il

gruppo di ricerca afferma che i dati disponibili facevano riferimento ai valori di consumo del

mezzo al massimo regime di rotazione del motore, quindi sfruttando tutta la potenza disponibile.

Partendo da questo dato e facendo ricerche sul consumo medio di mezzi analoghi per

tonnellaggio e avvalendosi di interpolazioni lineari la ricerca ha stimato il consumo minimo dei

mezzi (generalmente a 1000 RPM)

Ne risulta una tabella riassuntiva che riporta i dati di consumo medio e minimo che sono i

parametri indicati dalla legge per il calcolo dei consumi agevolati.

Di seguito è riportata la tabella conclusiva prodotta dal l' Ing. Picco che ha stimato oltre ai

consumi sopra descritti la quota parte di essi oggetto della detrazione fiscale con il relativo

risparmio orario e poi proiettato nell'arco temporale di 2 mesi lavorativi (considerando un lavoro

giornaliero dei mezzi pari a 5 ore e 22 giorni lavorativo mensili). La detrazione fiscale è stata

calcolata moltiplicando l'aliquota di 0.296 € alla per i litri oggetto della detrazione. La ricerca

fornisce in allegato, per ogni macchina analizzata, una tabella che riporta l'andamento della


21

potenza al variare dei giri motore [RMP] correlata da relativo grafico sull'andamento dei

consumi. Per esempio viene riportato lo studio prodotto sul Carrello elevatore HYUNDAI HDF

30-S

Tipologia di macchina

Consumo Medio [l/h]

Consumo Minimo

[l/h]

Quantità oggetto di detrazione

[l/h]

Detrazione [€/h]

Risparmio in 2 mesi lavorativi[€]

Carrello elevatore HYUNDAI HDF 30-S

10.40 6.77 7.02 2.08 457.26

Escavatore cingolato HYUNDAI R201

22.40 14.98 14.91 4.41 971.10

Escavatore cingolato KAMATSU PC350LC-8

36.80 27.85 22.88 6.77 1489.78

Caricatore gommato LIEBHERR A 940C

21.00 7.00 17.50 5.18 1139.59

Autoarticolato DUMPER CAT 730

27.00 19.43 17.29 5.12 1125.65

Tabella 4 - Tabella conclusiva dei consumi e relativi risparmi ottenibile con la detrazione fiscale -


22

Car

rello

ele

vato

re H

UN

DA

I HD

F 3

0 -S

Giri motore

[RPM]

Consumo specifico

[g/kW * h]

Potenza

[kW]

Consumo

[l/h]

1000 213 27 6.77

1200 207 32 7.79

1400 204 36 8.64

1600 202 40 9.51

1800 201 44 10.40

2000 202 47 11.17

2200 205 50 12.06

2400 210 53 13.09

Tabella 5- Variazioni di potenza e consumo al variare dei giri motore e del consumo specifico per il

Carrello elevatore HYUNDAI HDF 30-S -

Figura 1- Andamento dei consumi per il Carrello elevatore HYUNDAI HDF 30-S -

nella tabella e nel grafico si evidenziano in rosso il consumo minimo e quello medio che

sono i valori utilizzati per calcolare le detrazioni come indicato nei riferimenti normativi.

6,7

C.Min

7,79

8,64

9,51

10,4

C. Med

11,17

12,06

13,09

C. Max

0

2

4

6

8

10

12

14

1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

Co

nsu

mo

(l/

h)

RPM

Consimo


23

1.5. Pubblicazioni

1.5.1. Analysis of hydraulic excavator working cycle.

Nell'ambito della ricerca nazionale IMAMOTER – CNR – (Institute for Agricultural and

Earthmoving Machinery of the Italian National Research Council) ha prodotto uno studio al

fine di valutare l'efficienza operativa dell'escavatore impiegato per il movimento terra.

Il gruppo di ricerca ha messo a punto un sistema complesso di rilevazione dati legata al ciclo

operativo dell'attrezzatura.

La prima attività è una acquisizione in tempo reale della pressione idraulica del sistema di

alimentazione (s) e flusso (s) durante il funzionamento della macchina, che fornisce una mappa

del ciclo di carico e definisce sequenza operativa (retrazione del braccio, vicino benna, braccio

in alto, torretta oscillare a sinistra, scarico benna, rotazione a destra della torretta, e l'estensione

del braccio). Un secondo passo è l'integrazione discreta dei valori di potenza calcolati in basi ai

dati di pressioni idraulici acquisiti, per restituire una energia caratteristica della macchina

relativa al sistema idraulico in uso per il ciclo di lavoro. Un terzo passo è il confronto sul

consumo di energia della macchina stessa facendo il ciclo senza terra (scavo simulato) e

movimento terra (scavo effettivo). Questo approccio permette la definizione di influenza carico

esterno.

Figura 2 - Sequenza operativa del ciclo di scavo -


24

Il consumo di carburante è utilizzato come indicatore di riferimento efficienza della macchina

operativa. Per ciascuna serie di test, la procedura di prova JCMAS richiede messa a punto di un

circuito ausiliario per il combustibile con aspirazione separata e serbatoi di ritorno come mostra

la seguente figura.

Figura 3 - Circuito ausiliario per la misura del consumo di carburante -

Il gruppo di ricerca ha quindi messo a punto un sistema per la misurazione diretta del consumo

di carburante facendo il seguente ragionamento:

La massa di entrambi i serbatoi in kg deve essere misurata prima e dopo ogni serie di test.

Differenze di massa correlate di aspirazione e di ritorno sono calcolati come:

Mscut = mscut (start)- mscut (finisch)

Mret = mret (finisch)- mret (start)

quindi il consumo di carburante per un set di test può essere determinato

Cset = Mscut - Mret

Infine, consumo medio di carburante per il ciclo di scavo, così come il valore specifico di

consumo di carburante per ora di scavo, può essere determinato:

Ccycle = Cset / 5

Chour = Cset / Tset * 3600


25

La ricerca si concentra poi sul confrontare un ciclo di lavoro simulato e uno effettivo per poi

mettere a confronto i dati sul consumo di combustibile come mostra la tabella riassuntiva

estratta dal documento.

SD AD

0.02226 0.02684

Tabella 6 - Kg fuel / ciclo per macchina , ciclo simulato e scavo effettivo -

La tabella mostra come il consumo di carburante nel ciclo AD è del 21% maggiore rispetto al

ciclo SD, questa sta ad indicare che il carico operativo nel ciclo di lavoro della macchina (benna

a pieno carico) influisce sul consumo di carburante.

1.5.2. Energy Policy - An examination on fuel consumption trendes in

construction projects.

Di notevole importanza ed inspirazione per l'elaborato prodotto è stata la pubblicazione "An

examination on fuel consumption trendes in construction projects", articolo pubblicato nell'

International Journal of the Political, Economic, Planning, Environmental and Social

Aspects of Energy (Energy Policy, 50 2012).

Il documento fa emergere e analizza i seguenti punti chiave:

• L'analisi dei progetti di costruzione rivela delle incongruenze nelle stime il consumo di

carburante.

• Stime del consumo di carburante per attrezzature da costruzione simili può variare

notevolmente.

• Il settore delle costruzione necessiterebbe di un quadro normativo che possa quantificare

le opportunità di efficienza energetica dei progetti.

La pubblicazione riporta come le stime sui consumi di carburante per l’edilizia variano

notevolmente. L’EIA (Stati Uniti Energy Information Admninistration) ha stimato che nel 2008

sono stati utilizzati nel settore delle costruzioni 1,97 miliardi di Galloni di Diesel per

fuoristrada. Nel 2002 EIA avevo stimato un consumo di diesel fuoristrada per le costruzioni pari


26

a 1,82 miliardi di galloni, uno studio condotto presso la Carnegie Mellon che utilizza per la

stima il censimento delle spese delle imprese per il carburante ha dichiarato che nello stesso

anno (2002) negli Stati Uniti nel settore delle costruzioni sono stati utilizzati 2,82 miliardi di

galloni (Sharrard et al.,2007). Sempre riferito alla stesso periodo di tempo altri studio affermano

che il consumo di diesel fuoristrada nel settore delle costruzioni negli stati uniti è stato intorno

ai 5 miliardi di galloni, quasi 2 volte più grande delle stime EIA (Ahn et al.,2010; Oak Ridge

National Laboratoty 2004). Questo fa emergere quanto sia difficile stimare il consumo di

Gasolio per una serie di fattori quali informazioni contrastanti sul costo del carburante essendo

il diesel fuoristrada non soggetto alla tassa di circolazione e quindi non conteggiato nelle

vendite FHA ( Federal Highway Administration), mancanza di dati sull’utilizzo del carburante

da parte dei subappaltatori. In oltre nei progetti di costruzione non si è tenuti a stimare i

consumi di carburante, per tutte queste ragioni l’entità dell’impatto dei combustibili da cantiere

sulle emissioni totali non è facilmente determinabile.

I produttori di macchine movimento terra forniscono molte informazioni sulle prestazioni delle

attrezzature, ma per quanto riguarda i dati di consumo dei carburanti non esiste una normativa

federale o dei regolamenti a riguardo per questo tipo di informazioni e molto poco è stato

pubblicato a riguardo. Per determinare una procedura standard per la determinazione dei

consumi bisogna acquisire dei dati come il consumo di carburante per ora o per attività per tipo

di attrezzatura come ad esempio il combustibile utilizzato per movimentare una tonnellata di

materiale o per miglio asfaltato (kotte, 1996). lo sviluppo di una procedura standard di prova

potrebbe essere una bella fida per un dato tipo di attrezzatura, ancora più grande se riferita a

tutta la varietà di attrezzature e tipi di attività.

In California il California Enviromental Quality Act (CEQA) richiede al fine di valutare gli

impatti ambientali il calcolo delle emissioni generate durante la realizzazione del progetto

(CNRA 2010) per la compilazione di report EIR (Enviromental Impact Reports), ma non vi è

alcun riferimento all’obbligo di includere esplicitamente le aspettative di consumo di carburante

all'interno del progetto.

Oltre a non pubblicare le stime di consumo di carburante la maggior parte dei progetti non ha

individuato gli strumenti per il monitoraggio del consumo effettivo di carburante, questa

mancanza di requisiti (stima/monitoraggio) si riscontra anche nei progetti facenti parte del

Leadership In Energy And Enviromental Desing (LEED).

Per fornire le stime sulle emissioni molti EIR utilizzano il softweare di modellazione ambientale

URBEMIS dal California Air Resources Board (CARB, 2007a e SCAQMD, 2007). URBEMIS

è un pacchetto software gratuito che è stato progettato per stimare le emissioni da progetti di

costruzione edile ( South Coast Air Quality Management District, 2010). Gli utenti inseriscono i


27

parametri di progetto tra cui tipo di apparecchiatura, quantità di attrezzatura, e il numero di ore

di funzionamento, e quindi URBEMIS calcola le emissioni stimate in base ai dati di progetti

storici (Ahn et al., 2010). Sebbene URBEMIS è stato progettato per stimare le emissioni, i suoi

dati di uscita possono essere utilizzati per stimare il consumo di carburante nei progetti di

costruzione se in essi sono presenti dati come il numero e tipo di attrezzature utilizzate, con le

relative potenze, l’uso quotidiano o totale, il fattore di carico (Load Factor), e la durate delle

attività dove sono impiegate le attrezzature.

A questi dati va aggiunto un tasso di consumo di carburante ( Fuel Usage Ratio) così da poter

stimare il consumo di carburante con l’equazione:

��

� �� !�� "��# ��

� �� !��$� %��&

Dove la quantità del veicolo è il numero di attrezzature utilizzate per l’attività, la potenza

espressa in CV o kW (1CV = 0.746 kW), le ore di utilizzo sono il numero totale di ore che ogni

apparecchiatura è effettivamente in funzione nell’attività, il fattore di carico esprime la

percentuale media della potenza nominale dell’attrezzatura utilizzata nella determinata attività e

in fine il consumo medio di combustibile per cavallo ora che del veicolo. Il manuale CEQA

fornisce un unico tasso di consumo carburante per tipo di combustibile e per il gasolio indica un

valore di 0,05 galloni (1 gallone = 3,785 l) per cavallo ora(South Coast Air Quality

Management District, 1993).

Esaminando i vari EIR si evidenzia come alcuni abbiano indicato esplicitamente il fuel usage

ratio legato alle singole attrezzature, mentre altri hanno usato un unico tasso per tutte le

attrezzature come indicato nel manuale CEQA .Per capire meglio la variabilità del tasso di

consumo di carburante utilizzato all'interno di un solo tipo di attrezzatura, si sono esaminati gli

studi di laboratorio su attrezzature pesanti nel settore agricolo (University of Nebraska-Lincoln,

Nebraska Tractor Test Laboratory2010). Il campione ha coperto 5 linee di trattori di 4 diversi

produttori, e considerato un intervallo di valori di potenza 45-306 CV. Questi test hanno

mostrato una serie di tassi di consumo di carburante tra 0,053 e 0,068 gl / veh hp h, con una

media di 0,060 gl / veh hp h. E’ così emerso che il tasso di consumo di carburante di 0,05 gl / h

veh hp per tutti i motori diesel come da manuale CEQA è un valore in linea con i risultati dei

test dei trattore. La piccola quantità variabile del tasso di consumo di carburante è trascurabile

rispetto agli ordini di grandezza della potenza del motore come emerge dai risultati estrapolati

dai EIR.


28

Sulla base delle analisi fatte, gru, carrelli elevatori, trattori, pale, terne consumano circa due

terzi del gasolio utilizzato come carburante nei progetti di costruzione, apripista, livellatrici,

camion tra il 10-20%, a seconda del tipo di progetto. Sforzi per migliorare l’efficienza di questi

tipi di apparecchiature potrebbero essere in grado di fornire importanti opportunità per ridurre i

consumi di carburante nei progetti di costruzione. Per esempio, i ricercatori del Massachusetts

Institute of Technology hanno stimato che nel 2025 l’ibridazione di autocarri leggeri potrebbe

ridurre il consumo di carburante del 35-70% rispetto ai motori diesel attuali, indicando la

tecnologia ibrida come opportunità per migliorare sostanzialmente l’efficienza dei veicoli

pesanti fuoristrada oltre a quelli commerciali (Bandivadekar et al., 2008). Molti produttori di

macchine per le costruzioni attualmente offrono gamme con motori ibridi o elettrici per trattori

/ pale / terne, bulldozer ed escavatori.

Per quantificare i benefici potenziali nell’utilizzo veicoli ibridi o elettrici, abbiamo valutato la

stessa serie di progetti sulla base di ipotesi di riduzione di combustibile indicata dai produttori di

apparecchiature ibride, come trattori, pale, terne e bulldozer si presume di ridurre il consumo di

gasolio del 20% per escavatori ibridi si presume una riduzione consumo del 25% (Caterpillar,

2010, Charleton, 2010, 2008, Hitachi, 2010, Komatsu, 2008, Korane, 2009, Solve Climate

News.com, 2007 e Volvo, 2010a). C'è una grande variabilità nella stima del consumo di

carburante nei progetto di costruzione. Data la mancanza di standard per determinare il consumo

di carburante e di metodi per il monitoraggio e la segnalazione degli stessi è difficile

quantificare l'entità del consumo di carburante e le opportunità legate ai miglioramenti di

efficienza nei progetti di costruzione. Si riscontrano ampie variazioni nelle stime dei consumi di

carburante in termini di attività, attrezzature , per progetti simili. Il consumo di carburante

semplicemente non poteva essere definito sulla base del Rapporto di impatto ambientale EIR,

altre norme sono necessarie per un approccio più completo e coerente per comprendere la

grandezza e l'impatto del consumo di combustibile nel settore delle costruzioni e le opportunità

associate per migliorarne l'efficienza. L’obbligo di stime del consumo di carburante nei progetti

di costruzione e una standardizzazione delle metodologie per la stima del consumo di carburante

consentirebbe una quantificazione delle opportunità di miglioramento dell'efficienza sia per le

attrezzature che per il progetto.

29

Capitolo 2

Strutturazione di una base dati per le attrezzature di cantiere alimentate

Il seguente capitolo si pone come obbiettivo quello di definire un metodo predittivo capace di

effettuare una stima sui consumi energetici delle principali attrezzature presenti nei cantieri

edili.

2.1. Identificazione delle attrezzature

Per la stesura della lista delle principali attrezzature di cantiere si è fatto ricorso a molteplici

fonti di informazione che spaziano dai libri e manuali , alle riviste, alle schede tecniche di

riferimento, alle banche dati del Politecnico e alle tesi di laurea. Il risultato che si vuole ottenere

è un elenco di attrezzature suddivise con criteri di classificazioni pensati per mettere in risalto il

dato della potenza nominale, che sarà al centro dei ragionamenti fatti per poter stimare il

consumo orario delle principali attrezzature presenti nei cantieri edili - civili.

Come punto di partenza per la raccolta dei dati si è deciso di partire da un elenco messo a

disposizione dal C.P.T di Milano in modo da ottenere un indice che sarà poi oggetto della studio

per la strutturazione della base dati sui consumi di cantiere delle attrezzature alimentate.

Capitolo 2 - Strutturazione di una base dati per le attrezzature di cantiere alimentate -

30

1. Apripista 2. Impianto di illuminazione

3. Ascensore 4. Martello demolitore

5. Autocarro con gru 6. Mola da banco

7. Autocarro dumper 8. Molazza

9. Autogru 10. Motopompa

11. Autobetoniera 12. Motosega a disco diamantato

13. Autocarro 14. Motosega

15. Battipalo / Micropali / Perforatrici 16. Montacarichi

17. Betoniera 18. Piegaferro

19. Carotatrice 20. Pompa per CLS

21. Carrello elevatore / Sollevatore 22. Rullo compressore

23. Compattatori / Vibratori / Livellatrici 24. Sabbiatrice

25. Compressore d’aria 26. Saldatrice elettrica

27. Dumper 28. Scanalatrice

29. Elevatori 30. Scarificatrice

31. Escavatore 32. Sega a disco per metalli

33. Filiera 34. Segatrici

35. Grader 36. Taglia piastrelle

37. Gru 38. Taglia asfalto

39. Gruppo elettrogeno 40. Terne

41. Idropulitrice 42. Trinciatrice

43. Impastatrice / Mescolatrice 44. Trapano

45. Intonacatrice 46. Vibratore per CLS

Tabella 1– Elenco delle principali attrezzature presenti nei cantieri edili -

Per l'identificazione e parametrizzazione delle attrezzature presenti in elenco, non si è

volutamente fatto riferimento ad una classificazione standard, ma si è pensato di costruire una

tabella specifica che contenga un'insieme di informazioni utili ad identificare il tipo di

attrezzatura e mettere in risalto il dato della potenza nominale espresso come un intervallo

significativo di valori.


31

La prima parte della tabelle contiene quindi i seguenti campi:

1) Nome

2) Foto

3) Parametri di classificazione

4) Potenza nominale

NOME Parametri di classificazione Potenza

FOTO

•

•

•

Tabella 2 – Tabella specifica prima parte –

Di seguito si riporta la scheda specifica per l'escavatore che sarà presa ad esempio per il

proseguo del capitolo per spiegare la composizione della tabella passo dopo passo

ESCAVATORE Parametri di classificazione

• Mini cingolato

• Peso operativo da 3000 a 10000 kg

• Piccoli - cingolato


• Medi - cingolato


• Grandi - cingolati


• Gommato


Tabella 3 – Esempio di compilazione per l'escavatore, campi da 1 a 3 –

Nella colonna parametri di classificazione sono riportati le caratteristiche e i dati tecnici che

sono stati inseriti per identificare la categoria o classe dell'attrezzatura che è strettamente

collegata al dato della potenza nominale della stessa. (es. piccolo - cingolato con peso operativo

compreso tra 12500 e 20000 kg).


32

Successivamente si è passati alla fase di raccolta dei dati effettuata creando una raccolta di

schede tecniche delle attrezzature/utensili in elenco, reperite contattando i principali produttori.

In questa fase è stata di fondamentale ausilio la biblioteca ESEM di Milano,che mette a

disposizione le principali riviste specializzate del settore e i contatti utili per interagire con gli

uffici tecnici delle aziende produttrici di macchinari/utensili per l’edilizia.

I dati principali da estrapolare dalle schede tecniche sono quelle che determinano i parametri di

classificazione, oltre alla potenza nominale che è il dato principale legato alla stima dei consumi

energetici.

ESCAVATORE

Parametri di classificazione Potenza (kW)

• Mini cingolato

• Peso operativo da 3000 a 10000Kg 9,5 - 41,5

• Piccoli - cingolato

• Peso operativo da 12500 a 20000 Kg 60 - 93

• Medi - cingolato


• Grandi - cingolati


• Gommato


Tabella 4 – Esempio di compilazione per l'escavatore, campo 4 –

Nella colonna gialla sono inseriti i dati relativi agli intervalli di potenza che un escavatore

identificato con i parametri di classificazione può presentare. Normalmente il dato della

potenza nominale è facilmente reperibile da scheda tecnica, ma nel caso non si conoscesse il

dato preciso, con questo metodo si può individuare un intervallo di potenza veritiero anche solo

conoscendo uno dei parametri di classificazione. Una volta creata la tabella che unisce l'elenco

delle attrezzature i parametri di classificazioni e le potenze nominali possiamo passare allo step

successivo che è quello di produrre una stima del consumo energetico delle principali

attrezzature di cantiere alimentate. Per fare questo bisogna capire le tipologie di alimentazione

delle attrezzature. Dalla ricerca emerge che ci si trova di fronte a due grandi categorie, le

attrezzature alimentate con motore a combustione interna (endotermico - diesel) e le attrezzature

alimentate da motori elettrici.


33

2.2. Individuazione dei parametri per la determinazione dei consumi e delle

emissioni di CO2

Nel seguente paragrafo si prenderanno in esame i due principali tipi di alimentazione che

equipaggiano le attrezzature dei cantieri edili, ovvero il motore a combustione interna e il

motore elettrico.

Il fine delle tabella specifica è quello di individuare i consumi e le emissioni orarie delle varie

attrezzature.

2.2.1. Motori a combustione interna

Sono macchine motrici termiche in cui l’energia termica (calore) viene prodotta all’interno della

stessa macchina bruciando un combustibile gassoso o liquido facilmente nebulizzabile. l’energia

elastica contenuta nei prodotti di combustione viene ceduta direttamente agli organi della

macchina che la trasformano in lavoro meccanico.

In base al tipo di meccanismo che utilizza la macchina per raccogliere il lavoro compiuto dal

fluido motore (gas di combustione), i motori a combustione interna si distinguono in

• Alternativi: motori a scoppio e diesel

• Rotativi: turbina a gas, turboeliche, turboreattori

• Statici: motori a razzo

Le attrezzature presenti in cantiere sono equipaggiate con motori di tipo alternativo. I motori a

combustione interna alternativi sono classificati in

1) motori a carburazione (o a scoppio): sono quelli in cui il combustibile liquido nebulizzato

viene mescolato con l’aria comburente formando una miscela gassosa che viene introdotta

nel cilindro operatore. Quando la miscela è compressa, una scintilla generata dalla candela

ne provoca la combustione. Per tale motivo questi motori si chiamano anche ad accensione

comandata.

2) motori a iniezione (o Diesel): sono quelli in cui il combustibile polverizzato viene introdotto

all’interno del cilindro operatore che già contiene aria compressa e ad elevata temperatura.

Il combustibile a contatto con l’aria comburente calda si incendia spontaneamente; da qui il

nome di motori ad accensione spontanea.


34

I motori a scoppio o diesel sono chiamati alternativi perché utilizzano un meccanismo biella

manovella per la trasformazione del moto alternativo di uno stantuffo (pistone) in moto rotatorio

dell’albero motore. A seconda del modo in cui compiono il ciclo di lavoro, possono essere:

• a due tempi: (ogni tempo corrisponde a una corsa del pistone) quando ogni ciclo di lavoro

viene realizzato in due corse dello stantuffo all’interno del cilindro; due corse dello

stantuffo corrispondono a 1 giro dell’albero motore

• a quattro tempi: quando ogni ciclo di lavoro si compie in quattro corse dello stantuffo

all’interno del cilindro e quindi in 2 giri dell’albero motore.

La quasi totalità delle macchine presenti in cantiere si identifica nella categoria dei motori a

(iniezione o Diesel) a quattro tempi.

Funzionamento

Di seguito verranno riportati dei cenni sul funzionamento del motore con le equazioni cardine

che poi verranno utilizzate per la stima dei consumi delle attrezzature alimentate con questa

tipologia di motore.

Un motore per poter funzionare correttamente ha bisogno di una serie di apparati e relativi

organi di comando per soddisfare le esigenze del motore. questi sono:

• Distribuzione : Ha il compito di fare aprire e chiudere le valvole con la giusta ritmicità, in

modo da permettere di rinnovare, nell’istante voluto, il fluido motore. Il comando delle

valvole è eseguito da un albero a camme che prende il moto dall’albero motore attraverso

un sistema meccanico.

• Alimentazione(Carburazione) : Provvede a fornire la miscela al motore nel momento, nella

quantità e nel modo richiesti. Per la preparazione della miscela sono utilizzati i carburatori o

nei motori più moderni sistemi a iniezione elettronica.

• Accensione : Innesca artificialmente, e nel momento voluto, una scintilla per incendiare la

miscela. Come organi di accensione si usano le candele, fra i cui elettrodi si realizza una

elevata differenza di potenziale che genera la scintilla.

• Lubrificazione : Provvede a portare il lubrificante nei punti e nella quantità stabilita, a

filtrarlo dalle impurità ed eventualmente a refrigerarlo.

• Refrigerazione : Ha il compito di provvedere al raffreddamento della camera di

combustione. Si realizza facendo circolare il refrigerante all’interno di intercapedini del


35

monoblocco, con lo scopo di asportare calore e quindi di evitare che i cilindri raggiungano

temperature critiche per la resistenza del materiale.

• Avviamento : Ha il compito di trascinare il motore a una velocità di rotazione sufficiente

affinché possa sostenersi autonomamente e in modo regolare. Si utilizza un motore elettrico

alimentato da una batteria.

Schema di funzionamento del pistone ed equazioni fondamentali.

Figura 1 - Schema di funzionamento del pistone -

Legenda:

• Punto Morto Superiore (PMS): punto in cui il pistone si trova più vicino alla testa del

cilindro.

• Punto Morto Inferiore (PMI): punto in cui il pistone si trova più lontano dalla testa del

cilindro.

• Corsa (s = 2 r con r = raggio di manovella): distanza tra il PMS e il PMI percorsa dal

pistone.

• Alesaggio (D): diametro interno del cilindro


36

Equazioni: Cilindrata Unitaria (V): volume generato dal pistone durante la corsa . � � � � ��4 � �

Per un motore con "z" cilindri la cilindrata totale vale : � �

Volume della camera di combustione o di spazio morto (V0): volume compreso fra la testa del

cilindro e il pistone, quando quest’ultimo si trova al PMS.

Rapporto Volumetrico di Compressione: � �� 1 � ��

Velocità di Rotazione dell’albero Motore : � � �� con n in �� ⁄

Rendimento

il lavoro effettivo disponibile all’albero motore �e è inferiore al lavoro indicato L i per le

resistenze passive negli organi di trasmissione del meccanismo biella-manovella (stantuffo,

anelli elastici, perni, …..) e per le perdite dovute al lavoro occorrente per azionare gli organo

ausiliari (organi di distribuzione, pompe: acqua, olio, carburante, alternatore, ventilatore, ….).

Di queste perdite se ne tiene conto attraverso il Rendimento Meccanico (o meglio organico) ηm.

ηm = �� =

!""!##$%& $�'$()#& Rendimento Meccanico ηm = 0.65 ÷ 0.85

Il Rendimento Globale ηηηηg di un motore a combustione interna vale:

ηg = ηi (indicato) * ηm in funzione dei lavori ηg = ��*+ *

�� = �� ,- con QI = mcomb.*Pci

Si riportano i valori orientativi del rendimento globali: ηg= 0.23 ÷ 0.28 per Diesel 4 tempi.


37

Consumi

Il giudizio su un motore viene dato, più che sul rendimento globale, sul consumo specifico di

combustibile qb definito come segue:

il consumo specifico di combustibile è la massa di combustibile che produce la quantità di

calore necessaria per ottenere il lavoro effettivo di 1J.

Quindi: qb = mc se Le = 1 J

Vediamo come lo si può esprimere. Dalla definizione di rendimento globale

ηg = �� ,- � ��./.�1/� ma se Le = 1 si ha mc = qb → ηg =

234�1/�

Quindi: consumo specifico di combustibile = qb = 2

�5�1/� 6789 : con Pci in 6 978:

Il consumo specifico si usa esprimerlo non in 6789 : ma in 6 ;87<�=:;

Per passare dall’una all’altra unità di misura l’equivalenza è la seguente:

1 > ?�@A � BC � 1 @�1000 A � 3600 � GA � � � HI � 13600000 >@�H C � 136 � 10J >@�H C

Il consumo specifico varia al variare del regime di rotazione e del carico. A pieno carico ed

entro il normale campo di utilizzazione del motore, esso può variare entro i seguenti limiti:

qb � K0.3 L 0.380 6 ;87<�=: NO� �PQP�� R SR�TU�R�P�OV. WWX L V. WYV 6 ;87<�=: NO� ��O�Z 4 QO�N� [

Dall’unità di misura di qb 6 \]^_�`: si capisce che il consumo specifico rappresenta anche la

massa oraria di combustibile necessaria per ottenere 1 kW di potenza effettiva.


38

Infatti:

?�@A � B � @�B � 1@A aPbO c @�B è Z′U��Qà a� ��U�R a� U� SP��U�P P�R��P a� SPTU�Q�T�ZO 1@A è Z′��bO��PaOZZ′U��Qàa� ��U�R a� U�R NPQO�R [

Pertanto chiamando con Gh il consumo orario di combustibile si può scrivere:

qb = de= =

(&�fgh& &i)i$& '$ (&hjgf#$j$k!l&#!�m) !""!##$%) da cui si calcola Gh = qb * Pe 6\]̀:

Potenza

Per definizione la Potenza è data dal rapporto )%&i&n!hl& dove il lavoro è quello effettivo ottenuto

in un ciclo e il tempo è quello necessario per eseguirlo.

Dalla definizione di potenza si calcola la potenza effettiva Pe che eroga un motore:

Pe = o pq rq spstu#!hl& l!i ")i! 2 ($(k& =

o#

La potenza effettiva può essere espressa anche in funzione del momento motore o coppia C.

Dalla definizione di potenza per il moto rotatorio

vw � x � � SP� K x Gy � �I SPNN�R �PQ��SO � � 2� � �60 >�Ra�OS C bOZPS�Qà R��PZR�O aOZZ|RZTO�P >� �� C[

vw � x � � � � � x � 2� � �60 � x � �� x � �9.549 GAI P RS�BO vw � x � �9549 G@AI

Il valore della coppia è variabile durante un giro dell’albero motore, pertanto con C è da

intendersi il valore medio.


39

Curve caratteristiche di un motore

Sono i diagrammi che indicano le variazioni di potenza, coppia motrice e consumo specifico

di combustibile in funzione del numero di giri del motore.

la curva della potenza è ricavata sperimentalmente con il motore al banco, misurando

direttamente (con un contagiri e un freno applicato all’albero) il numero di giri e il valore della

coppia in condizione di massima ammissione.

Figura 2 - Andamento teorica della potenza effettiva -

L’andamento teorico della potenza effettiva sarebbe quello rappresentato in figura 2 se i valori

dei vari rendimenti si mantenessero costanti per qualsiasi valore di n.

Ricordiamo che il rendimento volumetrico λv è il rapporto tra la massa di fluido effettivamente

introdotta nel cilindro e quella teorica corrispondente al completo riempimento del cilindro nelle

condizioni standard (p = 1 Atm , t = 15°C).

• λv diminuisce all’incirca col quadrato del numero di giri, perché all’aumentare di questi

corrisponde una riduzione del tempo di apertura della valvola di aspirazione e un

incremento di tutti i fattori negativi che contrastano l’afflusso del fluido nel cilindro (inerzia

al moto, strozzamento attraverso le valvole, perdite nei condotti). La diminuzione di λv

provoca una diminuzione del rendimento indicato $.

• Il rendimento meccanico η� diminuisce anch'esso col quadrato del numero di giri.

Pertanto la potenza effettiva rilevata si discosta da quella teorica: non ha più andamento

rettilineo, presenta un massimo e oltre tale valore si ha una brusca diminuzione dei valori

causate da forti diminuzioni dei rendimenti meccanico e soprattutto volumetrico.


40

In figura 3 sono riportate, in funzione del numero di giri, le curve della Potenza (vw) della

coppia motrice (C) e del consumo specifico di combustibile (��).

I valori delle tre grandezze riportate sull’asse verticale non sono nella stessa scala.

Figura 3 - Curve - Potenza - Coppia Motrice - Consumo Specifico - al variare di n -

Nel primo tratto AT cresce all’incirca proporzionalmente col numero di giri, successivamente

l’aumento diventa meno sensibile con l’aumentare di n , raggiunge un massimo in

corrispondenza di n2 , quindi decresce sempre più rapidamente con l’aumentare di n per i

motivi visti prima (riduzione dei rendimenti). Il punto A rappresenta il limite al di sotto del

quale il motore si arresta: la potenza sviluppata da motore prima del punto A serve solo a

vincere le resistenze passive.


41

1) Curva della coppia motrice

Aumenta dal numero di giri �h$� fino al valore �2 ; in corrispondenza di �2 sulla verticale

passante per il punto T raggiunge il valore massimo. Infatti:

x � 9594 � �!� �U�O�QR NO�SBè �! S�O�SO N�ù �RN�aR�O�QO a� �,

�U��a� �Z �RNNP�QP �!� RU�O�QR NO� � � �2

x � 9594 � �!� ��U��SO NO�SBè �! S�O�SO �O�P �RN�aR�O�QO a� �,

�U��a� �Z �RNNP�QP �!� a��U��SO NO� � � �2

2) Curva del consumo specifico di combustibile

Analizzando l’espressione �j � de�o � d� � �J�� si deduce che �j:

• Diminuisce quando C, n aumentano contemporaneamente: tratto �� - ��

• Aumenta per per n > necon. perché la diminuzione della coppia C non compensa l'aumento

di n e quindi il rapporto C * n diminuisce.


42

Introduzione nella tabella dei parametri per la stima dei consumi

Alla luce delle equazioni riportate possiamo affermare che per determinare il consumo

orario di un'attrezzatura da cantiere alimentata con motore diesel dobbiamo conoscere

dei dati fondamentali che sono legati al motore e al suo funzionamento. La formula che

si utilizzerà per la stima dei consumi sarà la seguente:

Gh = qb * Pe 6��.` :

I parametri da inserire nella tabella predittiva sono:

1) qb = Consumo Specifico

2) Pe = Potenza effettiva

Il valore del consumo specifico qb inserito nella tabella predittiva è stato volutamente assunto

uguale per tutte le attrezzature che sono equipaggiate con motore diesel. Questa decisione è

frutto dell'analisi dei dati derivanti dallo stato dell'arte, nello specifico si vanno a richiamare:

Fonte Consumo Specifico riportato qb ( g / kW*h)

Manuale CEQA 0.05 galloni / cavallo * ora 213

University of Nebraska-Lincoln,

Nebraska Tractor Test Laboratory2010 0.06 galloni / cavallo * ora 256

Giuseppe Bocchi , Motore a quattro

tempi. 230 ÷ 290 grammi / kW * h 260

Report di ricerca interno 0.17 kg/ cavallo * ora 228

Tabella 5 - Valori del consumo specifico di carburante qb -

Nella tabella per essere certi di avere un consumo non sottostimato andremo ad inserire quindi il

valore qb pari a 260 che risulta essere la media del consumo specifico indicato nella riga 4 della

tabella e anche quello più alto. Si intende che per una stima più vicina ai consumi reali il valere

qb dovrà essere il più vicino possibile a quello della curva caratteristica del motore considerato.


43

Per inserire il dato Pe in tabella dovremmo conoscere a priori il funzionamento del motore

essendo vw � ��J�� G@AI. Di conseguenza non conoscendo il regime rotativo del motore ne la

coppia motrice non posso determinare una Pe da tabellare per ogni singola attrezzatura.

La tabella necessita dunque dell'inserimento di un fattore moltiplicativo della Potenza nominale,

che è un dato certo, per ottenere una potenza effettiva derivante dal fattore di carico al quale

l'attrezzatura può lavorare.

La norma ISO DIS 10987 fornisce una tabella che indica i fattori di carico da applicare alla

potenza nominale per il calcolo della potenza effettiva utilizzata:




High machine load factor 70 to 90

Tabella 6 -Valori % della potenza utilizzata in funzione del fattore di carico

per la tabella utilizzeremo un fattore di carico medio pari a 70% (questi fattori di carico sono

riferiti a macchine movimento terra, per altre tipologie di attrezzature i fattori di carico tabellati

potranno essere differenti).

Ora che abbiamo definito tutti i parametri possiamo quindi scrivere la formula che utilizza la

tabella per determinare il consumo orario di combustibile delle attrezzature equipaggiate con

motore endotermico.

��G �/`I � v��w�� w ��w�� G^_I � �� w�� G^]/G^_ � `II /vw�� w�� w G^]/�I


44

Definita la formula che verrà utilizzata per determinare il consumo orario lo abbiamo calcolato

per ogni singola attrezzatura avvalendoci di una sotto tabella specifica per il calcolo del

consumo orario come quella riportata.

Escavatore cingolato di medie dimensioni DATI U.M.

Potenza netta 147,51 hp

110 kW

Load Factor Medio 0,7 %

Consumo specifico di combustibile 260 g/kW*h

Consumo orario 20020 g/h

Peso specifico del combustibile 0,85 kg/l

Consumo orario di combustibile 23,55 l/h

Tabella 7 - Scheda riassuntiva calcolo del consumo orario per un escavatore

Il risultato tabellato è frutto del seguente calcolo:

Dati di partenza che sono tabellati riferiti ad un utilizzo medio ipotizzato dell'attrezzatura e con

intervalli di potenza derivanti dalla classificazione descritta nel paragrafo 2.1.

Dati di partenza tabellati:

• Potenza:110 kW

• Consumo: 260 g/kW*h

• Peso specifico Gasolio: 830 ÷ 870grammi / litro (utilizzo un valore medio di 850 g/litro)

• Trasformo la Potenza da hp in kW ove fosse necessario: (1CV = 0.764 kW)

• Moltiplico la Potenza per il Load Factor medio ipotizzato pari a 70% : 110 @A � 0.7 � 77@A ottenendo la potenza effettiva PE

• Moltiplico la potenza effettiva (PE) per il consumo specifico di combustibile ipotizzato: 77@A � 260 5¢£ � h � 20020 g/h

• Converto il risultato in litri/ h dividendo per il peso specifico del gasolio assunto:

20020 (g/h) / 850 (g/litro) = 23.55 litri/h


45

Emissioni del motore

Ora andremo ad analizzare le emissioni del motore diesel per creare una relazione con il

consumo orario di combustibile e determinare di conseguenza le emissioni orarie

dell'attrezzatura.

I principali prodotti della combustione nei motori sono:

1) Monossidi di Carbonio (CO)

2) Idrocarburi incombusti (HC)

3) Ossidi di Azoto (NOx)

4) Particolato (PM)

5) Anidride Carbonica (CO2)

1) Monossidi di Carbonio (CO)

Se all’interno della camera di combustione del motore si avesse una combustione completa si

otterrebbe la formazione di anidride carbonica CO2 ; la presenza di CO è indice di una

combustione incompleta. Durante la discesa del pistone, la temperatura e la pressione nella

camera di combustione diminuiscono e la reazione si arresta prima del suo completamento, in

una fase intermedia in cui si origina CO.

La formazione del monossido di carbonio CO dipende molto dal rapporto di miscela

Aria/Combustibile. Se il rapporto A/C è uguale a quello che chimicamente consentirebbe

l’intera reazione di tutto il combustibile con l’aria, viene detto rapporto stechiometrico. Una

miscela di rapporto A/C minore di quello stechiometrico viene detta “grassa”, mentre se è

superiore viene detta “magra”. Vediamo in figura l’andamento (puramente qualitativo) delle

emissioni di CO in base al rapporto A/C della miscela, nel quale si può vedere come utilizzando

miscele magre si emettano minori quantità di CO. In corrispondenza del rapporto stechiometrico

i valori di CO non sono considerati trascurabili.


46

Figura 4 - Andamento (qualitativo) delle emissioni di CO in base al rapporto A/C della miscela -

Nel motore a benzina il monossido CO costituisce un problema in quanto il rapporto di miscela

utilizzato viene mantenuto costante e il più possibile uguale a quello stechiometrico, mentre il

Diesel, che utilizza miscele magre, emette circa 1/10 del CO emesso da un motore a benzina.

2) Idrocarburi Incombusti (HC)

Gli idrocarburi incombusti sono essenzialmente dovuti a combustibile che non prende parte alla

combustione. Ciò si verifica ad esempio a causa del riempimento del combustibile di cavità

interne alla camera di combustione (come il gioco cilindro-pistone), all’assorbimento del

combustibile da parte dell’olio, allo spegnimento della fiamma in vicinanza delle pareti della

camera (più fredde), a combustioni non avvenute o incomplete in alcuni cicli.

Anche gli HC dipendono dal rapporto di miscela A/C e nel grafico (qualitativo) di figura

possiamo vedere l’andamento degli inquinanti finora visti in funzione del rapporto A/C:

Figura 5 - andamento ( qualitativo) delle emissioni di HC in base al rapporto A/C della miscela -


47

Si vede dal grafico che il valore minimo di HC si ha per miscele leggermente grasse, con

rapporto di miscela appena inferiore a quello stechiometrico, valore per il quale si ha la massima

velocità di combustione che permette prima dell’apertura della valvola di scarico la

combustione delle particelle “intrappolate” che vengono rigettate in camera.

L’aumento del rapporto di compressione del motore porta ad una diminuzione dell’emissione di

HC in quanto aumenta la velocità di combustione, come accade anche anticipando l’accensione

della miscela (permette maggior tempo e temperature maggiori per bruciare il combustibile

“intrappolato” negli interstizi). Un raffreddamento più efficiente del motore (che provoca pareti

della camera di combustione più fredde) aumenta la quantità di HC. Un aumento della

turbolenza (moti del fluido) nella camera favorisce il rimescolamento della miscela quindi la

diminuzione degli HC.

3) Ossidi di Azoto (NOx)

Gli NOx sono una miscela costituita da NO (circa il 98%) e NO2 (circa il 2%).

Si originano prevalentemente nella zona retrostante il fronte di fiamma (dove è appena passato),

in quanto la temperatura e la pressione sono molto elevate.

Per limitarne la presenza occorre quindi diminuire la temperatura del processo di combustione.

Anche gli NOx dipendono dal rapporto di miscela A/C e nel grafico (qualitativo) di figura

possiamo vedere l’andamento degli inquinanti finora visti in funzione del rapporto A/C:

Figura 6 - Andamento ( qualitativo) delle emissioni di NOX in base al rapporto A/C della miscela -


48

Possiamo notare che la massima presenza di NOx si ha per miscele leggermente magre, di

valore appena superiore a quello di miscela stechiometrica.

L’aumento del rapporto di compressione del motore porta ad un aumento dell’emissione di

NOx in quanto aumentano le temperature nella camera di combustione, come accade anche

anticipando l’accensione della miscela. La turbolenza all’interno della camera fa aumentare gli

NOx. Nei motori Diesel il problema dovuto agli NOx è maggiore in quanto temperature e

pressioni in camera sono più alte (si deve provocare l’autoaccensione), come infatti maggiore è

anche il rapporto di compressione.

4) Particolato (PM)

La composizione e la formazione del particolato sono ancora in fase di studio, è costituito da

particelle solide con diametro da 10 a 100 micron (1 micron = 1 millesimo di mm) e sono molto

dannose in quanto possono penetrare negli alveoli polmonari (sono quindi cancerogene).

Si formano in presenza di elevate temperature e pressioni; il massimo valore si ha durante il

picco di pressione iniziale della fase di espansione, dopo di chè durante la discesa del pistone

nella quale le temperature e pressioni diminuiscono e la loro quantità cala, ma al momento

dell’apertura della valvola di scarico sono presenti PM ancora in valore elevato.

La quantità emessa è relativamente ridotta a bassi e medi carichi mentre a pieno carico

(accelerazione) il rapporto A/C si riduce e l’emissione è consistente.

Il particolato si forma solamente nei motori Diesel e nei benzina a iniezione diretta (è il

responsabile del “fumo nero” che usciva dai motori Diesel più vecchi, specie in accelerazione o

sotto sforzo). Nei motori a iniezione diretta infatti nella zona centrale del getto di combustibile

si ha miscela particolarmente ricca con grande produzione di particolato.

La formazione di PM è favorita perciò da zone di miscela ricche a temperature relativamente

basse e da basso miscelamento tra aria e combustibile.

5) Anidride Carbonica (CO2)

L’Anidride Carbonica è un inevitabile prodotto della combustione e dipende direttamente dal

consumo di combustibile.

L’unico modo per ridurla è quindi diminuire i consumi del motore.

Si discute di ridurne l’emissione a livello mondiale in quanto ritenuta responsabile dell’effetto

serra (riscaldamento globale).


49

Alla luce di quanto riportato le problematiche di inquinamento nei motori diesel riguardano non

tanto la produzione di CO come detto precedentemente, in quanto le miscele utilizzate sono

magre. Ma riguardano la necessità di abbattere HC (non elevatissimi) e soprattutto NOx ,

maggiori rispetto ai motori a benzina per effetto delle temperature e pressioni più alte in camera

di combustione. Inoltre è presente il particolato PM, che nei motori a benzina (tranne quelli a

iniezione diretta) non viene prodotto.

La ricerca si concentra quindi sulla produzione di CO2 da parte delle attrezzature, essendo

direttamente dipendente dal consumo di combustibile. Come detto nell'introduzione della

ricerca, la riduzione dei consumi di energia primaria e delle emissioni di anidride carbonica è

uno degli obiettivi chiave delle politiche europee e internazionali, come sancito dalla

sottoscrizione del Protocollo di Kyoto e dal target 20-20-20 proposto dall'Europa che come

obbiettivo si pone:

1) ridurre i gas ad effetto serra di almeno il 20% rispetto ai livelli del 1990

2) incrementare l'uso delle energie rinnovabili (eolica, solare, biomassa) giungendo ad una

quota dell 20% di energia rinnovabile sul totale dei consumi di energia (attualmente le

rinnovabili forniscono circa l'8,5% dell'energia totale);

3) diminuire il consumo di energia del 20% rispetto ai livelli previsti per il 2020 grazie ad una

migliore efficienza energetica.

Il compartimento edilizio è uno dei settori strategici da orientare per poter raggiungere questi

obiettivi ambiziosi dal momento che gli edifici, nella sola fase di utilizzo, sono responsabili del

40% dei consumi di energia e del 25% delle emissioni di CO2.

Rimane ora da stabilire il dato da inserire in tabella per determinare la produzione di CO2 legata

al consumo di combustibile orario delle attrezzature.


50

La norma ISO DIS 10987 indica chiaramente Nel Clause 4.2 Work Site Greenhouse Gas

Emission la quantità di CO2 prodotta dalla combustione di un litro di gasolio, assunta pari a 2,6

Kg. Questo dato verrà moltiplicato per il consumo orario di combustibile così da stimare la

produzione di CO2 oraria dell'attrezzatura come riportato nella tabella specifica.

Escavatore cingolato di medie dimensioni DATI U.M.

Potenza netta 147,51 Hp

110 KW


Consumo specifico di combustibile 260 g/kW*h

Consumo orario 20020 g/h

Peso specifico del combustibile 0,85 kg/l

Consumo orario di combustibile 23,55 l/h

Produzione di CO₂ 2,6 kg/lit

Emissione oraria 61,24 kg/h

Tabella 8 Scheda riassuntiva calcolo del consumo ed emissioni di CO2 oraria per un escavatore -

Così determinati sia il consumo orario di combustibile che la produzione oraria di CO2 possiamo

ora completare la tabella predittiva delle attrezzature alimentate con motore diesel.


51

2.2.2. Motori elettrici

I motori elettrici, a prescindere dal tipo, fanno parte della grande famiglia delle macchine

elettriche, ed in particolare a quella delle macchine rotanti.

Figura 7 - suddivisione delle macchine elettriche -

Come evidenziato in figura di seguito faremo riferimento alle Macchine in Corrente Alternata

che sono quelle utilizzate in cantiere. In particola ci la ricerca ha individuato due principali tipi

di motore che equipaggiano le attrezzature elettriche di cantiere:

• Motori asincroni TRIFASE

• Motori asincroni MONOFASE

Il mercato dei motori elettrici oggi è dominato prevalentemente dal motore asincrono trifase a

gabbia, un tipo di motore molto semplice, robusto ed economico.

Il motore asincrono trifase negli anni ha guadagnato una fetta di mercato sempre maggiore,

occupando, grazie all’elettronica di controllo, anche settori che un tempo erano ad uso esclusivo

dei motori in corrente continua, che al contrario stanno quasi scomparendo.

L’uso dei motori asincroni và dalle pompe ai ventilatori, dagli ascensori alle gru, dai

compressori d’aria ai gruppi frigoriferi, dai miscelatori ai trasportatori, ma la lista è

interminabile in quanto nella maggior parte delle applicazioni tecnologiche, sia industriali che

del terziario, per ricavare energia meccanica dall’energia elettrica si usano proprio questi

motori. Sul mercato sono reperibili numerosissimi modelli, e la gamma di potenza spazia da

poche centinaia di watt fino a motori che superano i 600 kW.


52

Struttura elettromagnetica

I motori elettrici trifasi sono composti essenzialmente di due parti : lo statore ed il rotore.

Lo statore è la parte fissa nella quale sono inseriti i tre avvolgimenti primari, ai quali

viene applicata la tensione di alimentazione.

All’interno dello statore trova posto il rotore, che trascinato dal campo magnetico degli

avvolgimenti statori ci si pone in rotazione. Completano la macchina rotante si hanno:

• la carcassa, che con le alette smaltisce il calore prodotto soprattutto dallo statore;

• la ventola, che provvede al raffreddamento, ma sottrae una piccola parte dell’energia

assorbita nelle cosiddette “perdite per ventilazione”,

• i due cuscinetti che reggono l’albero del motore, che anch’essi influiscono nel rendimento

con le “perdite meccaniche”

• la scatola di connessione, o morsettiera

• l’asse scanalato, nel quale si inserisce la “chiavetta” per il fissaggio con la macchina

operatrice.

Figura 8 - Motore asincrono a gabbia -


53

Campo Magnetico Rotante:

Lo statore di un motore elettrico trifase è la parte fissa nella quale sono inseriti i tre

avvolgimenti primari, e ad essi viene applicata la tensione di alimentazione. Come già detto,

all’interno dello statore trova posto il rotore, che trascinato dal campo magnetico generato dagli

avvolgimenti statorici, si pone appunto in rotazione. Quando ai tre avvolgimenti dello statore

viene applicata una tensione alternata, infatti, nello spazio all’interno si crea un Campo

Magnetico Rotante.

Figura 9 - Campo magnetico rotante -

In poche parole è come se il campo magnetico “alternato” prodotto dallo statore generasse

un magnete virtuale in rotazione. All’interno dello statore è comunque possibile installare più

“terne” di avvolgimenti (montati sfalsati di un certo angolo), cosicché vengono generati più

magneti virtuali, ossia uno per ogni terna di avvolgimenti. Nella terminologia specifica dei

motori elettrici si dice che un motore con una terna di avvolgimenti ha una Coppia Polare, o

anche più semplicemente due poli.


54

La velocità di rotazione di un motore dipende dal Campo Magnetico Rotante, che a sua

volta dipende dalla frequenza della tensione di alimentazione.

In pratica, per un motore con una coppia polare, applicando una tensione a 50 Hz si avrà una

velocità del rotore di 50 giri al secondo, ossia 3000 giri al minuto. Quando invece lo statore è

costituito da più coppie polari, il campo magnetico rotante non gira più a 3000 Giri, ma a

velocità inferiori, vista la presenza di altri poli magnetici, che permettono al rotore di percorrere

“meno spazio” prima di trovare il polo che lo attrae. Da ciò deriva la seguente tabella:

Numero di Poli Coppie Polari Velocità (giri/min.)

2 1 3000

4 2 1500

6 3 1000

8 4 750

10 5 600

Ecc

Tabella 9 - Tabella fondamentale delle velocità dei motori trifasi a 50 Hz -

Tipicamente i costruttori hanno a catalogo motori a 2,4,6,8 poli, mentre per modelli con

un numero di poli superiore è necessario richiederne la costruzione su misura.

I motori asincroni monofase posso essere utilizzati nelle più svariate applicazioni soprattutto in

ambito civile. Ma molte attrezzature da cantiere come seghe circolari, perforatrici, macchine per

aspirazione e ventilazione ecc utilizzano questo tipo di motore.

I motori ad induzione monofase sono costruttivamente simili al motore asincrono trifase

descritto in precedenza.


55

Formule utilizzate per il calcolo dell'assorbimento energetico

I dati nominali elettrici e meccanici sono documentati sulla targhetta dati macchina, detta anche

targhetta di identificazione. Come ad esempio quella riportata

Figura 10 -Targhetta identificativa del motore elettrico -

Andiamo a riportare ora alcune formule che saranno utili per capire il funzionamento dei motori

elettici e per stimare il loro assorbimento energetico.

Formule per motori elettrici:

• �PQO�R R��P�T�QR � �R � ��+�2.§¨ /©ªф2�� G?«I

• �PQO�R �O�R � �� +�2.§¨ /©ªф2�� G?«I • ¬O�a��O�QP % � 100 � �i�)


56

ma la potenza assorbita che è il dato rilevante per la compilazione della tabella predittiva si può

anche scrivere con la seguente relazione

�PQO�R R��P�T�QR � 2��l&#!�m) g#$k! & �&h$)k!�

G@AI La potenza assorbita così definita si riferisce al funzionamento del motore a pieno carico.

Avendo il dato della potenza nominale del motore come dato certo derivante dalle schede

tecniche del produttore dobbiamo ora individuare i rendimenti dei vari motori elettrici che

saranno presi dalle tabelle dei rendimenti suddivise per asincroni monofase e trifase.

Coppia motrice - Coppia resistente - Fattore di Carico

Rimane da stabilire un altro fondamentale parametro di utilizzo del motore, fino ad ora abbiamo

definito la potenza e il rendimento, ma per determinare un reale scenario di utilizzo dobbiamo

inserire il parametro detto fattore di carico del motore, cioè la percentuale rispetto alla potenza

di targa alla quale lavora il motore.

Mentre per i rendimenti esistono dei valori tabellati , il valore FC non può essere definito

preventivamente perché dipende dall'utilizzo che si fa dell'attrezzatura e di conseguenza della

percentuale della potenza nominale utilizzata. Per comprendere meglio il concetto della

percentuale di potenza all'albero utilizzata bisogna introdurre il concetto di coppia motrice e

coppia resistente.

Nello specifico la coppia è una unità di misura esprime la forza che un motore imprime al

proprio asse, ossia al carico meccanico, quindi è un parametro fondamentale per conoscere le

caratteristiche meccaniche del motore. L’ unità di misura della coppia nel Sistema

Internazionale è il Newton per Metro (Nm). In una macchina si identificano due “coppie”:

• Cm - Coppia Motrice - La coppia che imprime il motore

• Cr - Coppia Resistente - La coppia del carico meccanico che si oppone alla coppia

motrice (detta anche coppia di carico)

La coppia resistente, come la coppia motrice, non è sempre costante, ma varia a seconda della

velocità di rotazione del motore. Vediamo dei tipici casi di Coppia resistente a seconda del tipo

di macchina, con dei grafici che esprimono la coppia di carico in funzione della velocità.


57

1) Macchine a Coppia Costante:

Nelle macchine a coppia resistente costante la coppia è indipendente dalla velocità. Ciò

accade, ad esempio, negli apparecchi di sollevamento, dato che il peso sollevato è

costante.

Figura 11 - Macchine a coppia costante:andamento della coppia resistente e della Potenza -

Questo grafico che indicata anche la Potenza, che cresce in modo proporzionale con la velocità,

vale per macchine del tipo (Gru, Argani, Ascensori, Seggiovie e funivie, Nastri trasportatori,

Coclee, Pompe volumetriche a pistoni o ingranaggi, Compressori a pistoni a pressione

costante, Rettificatrici, Piallatrici, Mescolatori,Laminatoi Avvolgitrici a tiro costante)

2) Macchine a Coppia Crescente:

In queste macchine la coppia resistente aumenta in modo proporzionale con la velocità.

(Presse meccaniche e idrauliche,Calandre, Freni elettromagnetici,Estrusori)

Figura 12 - Macchine a coppia crescente:andamento della coppia resistente e della Potenza -


58

3) Macchine a Coppia Decrescente:

In queste macchine la coppia resistente è elevata a bassa velocità e decresce all’aumentare

della velocità. (Torni, Alesatrici, Fresatrici, Piallatrici per legno, Avvolgitrici, Bobinatrici)

Figura 13 - Macchine a coppia decrescente:andamento della coppia resistente e della Potenza -

4) Macchine a Coppia Quadratica

In queste macchine la coppia resistente è in rapporto quadratico rispetto alla velocità.

E’ il caso tipico delle macchine che lavorano con fluidi (liquidi o aeriformi).

(Ventilatori e ventole di ogni tipo Eliche, Macchine a pistoni con erogazione in rete aperta,

Pompe Centrifughe, Pompe Assiali, Compressori a vite, Agitatori, Centrifughe, Veicoli).

Figura 14- Macchine a coppia decrescente:andamento della coppia resistente e della Potenza -

Tipicamente nelle macchine che spingono fluidi, la portata è in rapporto “al cubo” rispetto alla

velocità.


59

Sulla base di queste considerazioni e stabilito che non è possibile conoscere preventivamente

la coppia resistente nella fase di compilazione della tabella, e di conseguenza la potenza erogata

percentualmente rispetto a quella nominale, abbiamo deciso di introdurre una tabella del tutto

simile a quella utilizzata per le macchine movimento terra che definisce i fattori di carico in

funzione del tipo di impiego dell'attrezzatura (Basso, Medio, Alto).

Facendo riferimento ad un impiego medio assumiamo i valori di FC compresi in un intervallo

da 50 a 70 che saranno utilizzati come fattore moltiplicativo della potenza nominale per

determinare la reale potenza utilizzata.

Tipo di impiego Percentuale della Potenza utilizzata

Fattore di Carico Basso 50

Fattore di Carico Medio 75

Fattore di Carico Alto 100

Tabella 10 - Fattori di carico ipotizzati per motori elettrici -

Determinazione del consumo energetico delle attrezzature alimentate con motore elettrico

Stabiliti i fattori di utilizzo del motore che sono:

• Rendimento (�) inteso come rendimento del motore elettrico trascurando quello meccanico

e assumendo quindi il rendimento globale della macchina pari al rendimento del motore.

• Fattore di carico (FC)

Definite le grandezze di Potenza ed Energia:

• La potenza è definita come il lavoro compiuto nell'unità di tempo, ovvero come la sua

derivata temporale

®�¯ � aAaQ

In base al principio di uguaglianza tra lavoro ed energia, la potenza misura la quantità di energia

scambiata nell'unità di tempo, in un qualunque processo di trasformazione, meccanico, elettrico,

termico o chimico che sia.

®�¯ � A � H�OS


60

Conoscendo la potenza di nominale o di targa P (kW) del motore possiamo determinare la reale

Potenza assorbita

°±²³´µ¶ ¶··±¸¹º²¶ � °¶ � °±²³´µ¶ ´±»º´¶¼³ � ½¾ � �VV G¿ÀI

• Energia ®Á¯ � H � � � aQ

Esprimendo la Potenza in kW e il t in h si ottengono kWh essendo 1@AB � 3600000H Moltiplicando Pa per il tempo di utilizzo si determina l'assorbimento energetico orario

dell'attrezzatura (kWh) riferito ad un tempo di utilizzo unitario pari ad 1h

Â´³¸Ãº¶ ¶··±¸¹º²¶G¿ÀÄI � °¶G¿ÀI � Å³»Æ± Çº È²º¼ºµµ±GÄI

Come per le attrezzature alimentate con motore endotermico è stata costruita una sotto tabella

specifica per il calcolo dell'energia assorbita

Betoniera a bicchiere capacità 350 litri DATI U.M.

Potenza netta - hp

1,5 kW Load Factor Medio 0,75 % Rendimento del Motore 0.79 % Tempo di utilizzo 1 h Assorbimento orario 1,47 kWh

Tabella 11 - Scheda riassuntiva calcolo dell'assorbimento energetico per una betoniera a bicchiere -

Il risultato tabellato è frutto del seguente calcolo:

Dati di partenza che sono tabellati riferiti ad un utilizzo medio ipotizzato dell'attrezzatura e con

intervalli di potenza derivanti dalla classificazione descritta nel paragrafo 2.1.

Dati di partenza tabellati:

• Potenza = 1,5 kW

• Load Factor Medio = 0,75 %

• Rendimento del motore � = 0,79 %


61

Vado a determinare la reale potenza assorbita applicando la formula:

Pa � Potenza nominale � FC � 100 GkWI � 1,5 � 0,75 � 10079 � 1,47 kW

Ora vado a determinare l'assorbimento energetico riferito al tempo unitario:

1,33 G@AI � 1GBI � �, ×Ø ^_`

Emissioni di CO2 delle attrezzature elettriche

Per la stima della produzione di CO2 dobbiamo fare un ragionamento a monte per capire la

quantità prodotta per generare in kWh di energia.

La produzione di un kWh elettrico può essere fatta utilizzando diverse fonti d’energia, ogni

fonte può essere caratterizzata da un fattore che indica quanti kg di CO2 vengono immessi

nell’atmosfera per produrre 1 kWh elettrico (questi fattori hanno delle variazioni che dipendono

dall’efficienza della singola centrale e da quella della rete di distribuzione).

Alcune delle fonti d’energia sono: petrolio, gas naturale, carbone, rifiuti urbani

(termoelettriche), uranio arricchito (nucleari, dislivelli d’acqua (idroelettriche), calore della terra

(geotermiche), vento (eoliche), sole (fotovoltaiche, solari termici), biomassa, ecc.

Ogni nazione possiede un mix di centrali elettriche che utilizzano diverse fonti d’energia, quindi

il valore dei kg CO2 / kWh sarà diverso per ogni nazione.

L’emissione di anidride carbonica grammi di CO2 per ogni kWh elettrico prodotto, varia

notevolmente tra le nazioni e dipende dal mix di fonti energetiche utilizzate per produrre

energia. I grammi di CO2 per kWh di energia elettrica e generazione di calore, considerano le

emissioni di CO2 da combustibili fossili consumati per l’elettricità, cogenerazione e impianti

principali attività di calore diviso per la produzione di energia elettrica e calore generato da

combustibili fossili, nucleare, idroelettrica, geotermica, solare e biomasse. Entrambi i produttori

la cui attività principale e auto produttori sono stati inclusi nel calcolo delle emissioni. Se fosse

considerata solo la produzione di energia elettrica (non calore) i valori sarebbero maggiori.


62

Tabella 12 - Produzione di CO2 per energia elettrica e calore (CO2 g/kWhel) -

Tabella 13 - Produzione di CO2 per energia elettrica (CO2 g/kWh) anno 2009 -

Tabella 14- Produzione di CO2 per energia elettrica (CO2 g/kWh) anno 2010 -

Da fonti International Energy Agency (IEA) in Italia la media di produzione CO2 per kWh da

impianti termoelettrici che utilizzano combustibili fossili è di 650 grammi la media scende poi

ai 531 includendo il mix le fonti. I dati appena riportati si riferiscono alla produzione di energia

elettrica e calore infatti la produzione di energia elettrica utilizza sistemi di conversione

(solitamente motori endotermici e turbine) che durante la conversione producono anche calore.

Ogni tecnologia riesce a trasformare una differente percentuale della sorgente di energia in


63

energia elettrica, la parte rimanente di energia viene dissipata in calore. Per questo motivo i

valori risultano più alti di quelli legati alla solo produzione di energia elettrica, come mostra

l’estratto della tabella 12 e 14 (le tabelle mostrano anche che l'andamento delle emissioni è in

crescita). Quindi per la stima della produzione oraria di CO2 faremo riferimento al dato di 0,531

kg/kWh derivanti dalla produzione a monte dell'energia assorbita dall'attrezzatura.

Betoniera a bicchiere capacita 350 litri DATI U.M.

Potenza netta - hp

1,5 kW


Rendimento del Motore 0,79 %

Tempo di utilizzo 1 h

Assorbimento orario 1,47 kWh

Produzione di CO2 per kWh in Italia 0,531 kg/ kWh

Produzione di CO2 per kWh assorbito 0,78 kg

Tabella 15- Scheda riassuntiva per il calcolo dell'assorbimento energetico e delle emissione di CO2

oraria per una betoniera a bicchiere -

Così determinati sia l'assorbimento energetico orario che la produzione di CO2 per kWh

assorbito possiamo ora completare la tabella predittiva delle attrezzature alimentate con motore

elettrico che verrà illustrata nel paragrafo 2.3.

2.3. Redazione tabelle predittive

Nel paragrafo vengono inlustrate le tabelle predittive sui consumi delle attrezzature di cantiere.

Le tabelle sono il risultato della strutturazione dei dati di classificazione con quelli tecnici che ci

hanno permesso di produrre una stima sui consumi e le emissioni orarie delle attrezzature di

cantiere alimentate. Saranno ora riporatati degli esempi sui tre gruppi di attrezzature, individuate

dall'analisi.

• Attrezzature con motore diesel: macchina diesel movimento terra (escavatore)

• Attrezzature alimentate con motore elettrico: macchina elettrica per lavorazioni ti taglio

• Attrezzature con motore elettrico per il sollevamento: Gru


64

2.3.1. Tabella predittiva per attrezzature alimentate con motore a gasolio

Escavatore

Parametri di Classificazione Potenza (kW)

Consumo Specifico (g/kW*h)

Load Factor

Consumo orario Medio. (L/h) CO2 Emissioni (Kg/h)

Medio

Mini - cingolato

(idraulico) - peso

operativo da 3000 a

10000Kg

9,5 - 41,5 0,254 0,7 1,69 - 7,38 4,39 - 19,18

Piccoli - cingolato

(idraulico) - peso

operativo da 12500 a

20000 Kg

60 - 93 0,254 0,7 10,66 - 16,53 27,73 - 42,99

Medi - cingolato

(idraulico) - peso


35000 Kg

103 - 140 0,254 0,7 18,31 - 24,89 47,61 - 64,71

Grandi - cingolati

(idraulico) - peso


90000 Kg

200 - 390 0,254 0,7 35,56 - 69,34 92,45 - 180,29

Gommato - Peso


18000 Kg

85 - 110 0,254 0,7 15,13 - 19,55 39,29 - 50,85

Calcolo assorbimento ed emissioni con parametri specifici dell'attrezzatura

Potenza (kW) C.S. L.F. Consumo orario caratteristico CO2 Emissioni ora


65

2.3.2. Tabella predittiva per attrezzature alimentate con motore elettrico

Segatrici per Cemento - Pietra - Laterizio - Legno

Parametri di Classificazione Potenza (kW)

Load Factor Rendimento

del motore (%) Energia Media oraria

Assorbita (kWh) CO2 Emissioni (Kg/h)

Medio

Circolare - ( Lunghezza

/ Profondità Max di

taglio 80 / 13 cm )

0,64 - 4,4 0,70 85 0,56 - 3,88 0,29 - 2,06

Ponte - ( Lunghezza /

Profondità Max di

taglio 150 / 11 cm )

1,5 - 2,2 0,70 85 1,32 - 1,94 0,7 - 1,03

Colonna - (Altezza /

Lunghezza / Larghezza

Max di taglio 65 / 70 /

70 cm )

1,1 - 2,2 0,70 85 0,97 - 1,94 0,52 - 1,03

Calcolo assorbimento ed emissioni con

parametri specifici dell'attrezzatura

Potenza (kW) L.F. � Assorbimento orario CO2 Emissione ora


66

2.3.3. Tabella predittiva per gli organi di sollevamento con motore elettrico

La progettazione di questa tabella ha richiesto dei ragionamenti diversi rispetto alla tabella sulle

attrezzature con motore elettrico. I fattori introdotti per il calcolo dell'assorbimento energetico

orario degli organi di sollevamento sono:

• Rendimento Globale medio

• Fattore di Carico

• Tasso di Saturazione

Prendiamo in considerazione l'attrezzatura di sollevamento elettrica più comune nei cantieri

edili, la gru. Ora proporremo un procedimento per spiegare i fattori elencati che governano il

calcolo per l'assorbimento energetico di questo tipo di attrezzatura.

Gru

Con il termine generico “gru” si descrive l’insieme delle apparecchiature di sollevamento che

per mezzo di un braccio permettono una dislocazione dell’oggetto movimentato fuori piombo

attraverso la mediazione di un braccio e comportanti più strumenti di sollevamento (ganci,

benne, elettrocalamite, rampini ecc.).

Analizziamo la gru a torre come esempio, essendo la più diffusa nei cantieri edili.

Le gru a torre si sono evolute principalmente in relazione alla tecnologia del calcestruzzo in

opera per divenire un servizio generico delle operazioni di cantiere: i dispositivi di cui si

compone sono concepiti per sollevare e traslare materiali ed attrezzature dal piano di cantiere

verso posizioni elevate. Questi permettono quattro spostamenti distinti che corrispondono ad

equivalenti azioni meccaniche:

• Il sollevamento; verticale, ascendente o discendente;

• La distribuzione; traslazione orizzontale mediante un carrello;

• La rotazione; attorno all’asse della ralla di orientamento. Meccanismo verticale e solidale

con un perno girevole. Si compone di un insieme costituito da argano, freno, rallentatore

riduttore di velocità e di pignone che ingrana la corona orizzontale, sbloccabile per la

messa in rotazione libera in condizioni di vento critiche;

• la traslazione (meno diffusa nei cantieri edili): su linea ferrata (gru semovente: piattaforma

equipaggiata di ruote semplici o di carrelli, due motori, scorrevole su rotaia a scartamento

variabile; velocità media di circa 25 m/min).


67

Meccanica dei sollevamenti:

1) � a� ÙPZZObR�O�QP � h�8�% �2��

2) � a� Ú�R�ZR�P�O � Ûi�%2�� SP� Ü� � μ � � � �

3) � a� ¬PQR�P�O � Þ��JJ

con:

• � � �PQO�R G@AI

• � � �R��R G@�I

• � � RSSOZO�R�P�O a� ��Rb�Qà � 9.81G� ��⁄ I • b � bOZPS�QàG� �⁄ I • � �O�a��O�QP �ZPTRZO • Ü� � �O��QO�R a� RQQ��QP GyI

• μ � SPOßß�SO�QO a� RQQ��QP

• à � �P�O�QP QP�SO�QO GaRy�I

• � � �PQR�P�O aOZZ|RZTO�P �PQP�O G�� ⁄ I

Queste potenze sono riportate nelle più comuni schede tecniche come mostra la figura di

riferimento(Fig. 15). I valori verranno utilizzati per il calcolo del Rendimento Globale.


68

Figura 15- Estratto scheda tecnica di una gru a torre con le caratteristiche degli azionamenti principali -

Rendimento Globale

a) calcolo della potenza del motore:

la potenza meccanica necessaria al sollevamento del peso è data da:

• �h!(( � ÜP�R NO�P � bOZPS�Qà

• �h!(( � � � � � b (kW)

• � �h!(( �li&'&##)⁄

• �á � �h!(( ⁄ con � = rendimento del sistema cinematico

Facciamo ora un esempio numerico utilizzando i dati della scheda tecnica riportai in figura per

il motore denominato 8T:

• Peso = 4000 kg

• velocità = 28 m/min

• PN = 24,3 kW

�h!(( � 4000 � 9.81 � 0.46 � 18050.4 A


69

conoscendo la potenza del motore possiamo quindi calcolare il rendimento del sistema

cinematico � �h!(( ��⁄ � 18050.4 24300 � V. Ø×⁄

Il concetto fondamentale che dobbiamo introdurre per questo tipo di attrezzature è quello del

rendimento globale, che è la media tra il rendimento meccanico e quello elettrico

dell'attrezzatura.

dk&j)k! '!k f$f#!h) ($�!h)#$(& � !k!##i$(& � h!(()�$(&2

Conoscendo il rendimento dei motori elettrici che sono tabellati e facendo riferimento al

l'esempio del motore da 24,3 kW che indica un rendimento intorno al 90% possiamo

determinare il rendimento meccanico di questo tipo di gru avendo prima stabilito il rendimento

globale �G.

h!(( � G2 � dI â ! � G2 � 0.74I â 0.90 � 0.58

arrotondo per difetto il risultato a 0.50 così da ipotizzare un rendimento globale che sia

verosimile e che sia conservativo per una previsione sui consumi che non risulti sottostimata.

dG8ig ) #&ii!I � !k!##i$(& � h!(()�$(&2 � 90 � 502 � ØV

Nella tabella previsionale di conseguenza nel campo del rendimento sarà inserito un valore

medio pari al 70% .

Rendimento

Globale medio �G = 70%

Tabella 16 - Rendimento globale medio tabellato per la gru -


70

Fattore di carico

Per determinare il fattore di carico utilizzeremo come riferimento un impiego medio della Gru.

Conoscendo la relazione che esiste tra coppia resistente (La coppia del carico meccanico che si

oppone alla coppia motrice,detta anche coppia di carico) e la Potenza come mostra il grafico

della macchine con Coppia resistente costante:

Figura 16 - Andamento della potenza per macchine a coppia resistente costante -

Questo grafico indicata come la Potenza cresce in modo proporzionale con la velocità, vale per

macchine del tipo (Gru, Argani, Ascensori,)

Per semplificazione quindi vale la seguente relazione

Coppia Resistente MAX = Portata MAX dell'organo di sollevamento =

FC MAX = 100 = 100% della P nominale.

Scegliamo di utilizzare quindi un fattore di carico FC medio pari al 50% della potenza

nominale del motore.

Fattore di Carico

medio FC = 50%

Tabella 17 - Valore del fattore di carico medio tabellato per la gru -


71

Possiamo così determinare la potenza assorbita dalla gru in condizioni di lavoro medie:

°±²³´µ¶ ¶··±¸¹º²¶ � °¶ � °±²³´µ¶ ´±»º´¶¼³ � ½¾ � �VV ã G¿ÀI

Tasso di saturazione della Gru

Mentre per le altre attrezzature elettriche utilizzare un tempo di utilizzo pari ad 1h per ottenere

l'assorbimento energetico riferito ad un'ora di funzionamento è corretto in quanto il

funzionamento delle stesse prevedo un impiego continuo ( esempio per le elettropompe, le

betoniere a bicchiere, ecc.) Per le gru e gli organi di sollevamento in genere introdurremmo un

fattore moltiplicativo del tempo unitario denominato tasso di saturazione.

Lo studio delle condizioni operative permette di ipotizzare il tasso di saturazione della gru che

corrisponde alla percentuale del lavoro reale della gru in una giornata di lavoro di 8 o 9 ore.

Per esprimere il tasso di saturazione viene spesso utilizzata la misura oraria (da 0 a 60 min) per

caratterizzare la produttività dei processi:

- 0 corrisponde all’immobilità assoluta;

- 60 corrisponde a 60 minuti di lavoro effettivo in un’ora.

Un tasso di saturazione più che soddisfacente che può essere riscontrato in condizioni ricorrenti

per l’impiego di una gru è pari a 50 che corrisponde a 50 minuti di impiego lavoro effettivo in

un’ora. Per conoscere con precisione il tasso di saturazione della gru bisogna analizzarne il ciclo

di lavoro.

Il ciclo di una gru consiste nel determinare la durata degli spostamenti della gru scarica e carica,

a cui vanno aggiunti i tempi richiesti dalle operazioni dalle squadre.

Possono essere correntemente utilizzati due metodi per determinare le durate delle operazioni:

• la misura diretta con il cronometro

• la simulazione del funzionamento di un ciclo a partire dai tempi elementari della

manodopera e delle attrezzature.

Riportiamo ora un esempio di simulazione di un ciclo riferito alla movimentazione di una trave

prefabbricata. L'Analisi dei tempi di movimentazione richiede le seguenti operazioni:

• Individuazione dei movimenti e delle distanze: questi indicano il percorso della gru

caricata con il componente di cui si specifica il peso, dal punto di stoccaggio al punto di

posa, più il percorso a vuoto di ritorno (esempio trave prefabbricata di 3 tonnellate)


72

• Identificazione delle caratteristiche della gru sulla cui base si determinano le velocità

degli spostamenti, delle traslazioni e delle rotazioni

• Definizione dei tempi elementari sono relativi ad ogni singolo movimento espresso in

frazioni decimali di minuto, ad esempio una durata di sollevamento pari a 0,5 min

• Definizione dei tempi di movimentazione, ottenuti per addizione dei tempi elementari di

sollevamento, discesa e del maggior valore di rotazione o di traslazione e la

maggiorazione a forfait di 0,15 min per l’approccio alla fine e in partenza della

movimentazione.

Figura 17 - Esempio di calcolo dei tempi di movimentazione tratto da :La movimentazione e i

sollevamenti - Corso Int. di Progettazione. Tecnica. e Impianti Prof. - M. Masera-

Una volta stabiliti i tempi di movimentazione residua di determinare il tempo di ricezione e posa

dell'elemento, ipotizzando che in quella frazione di tempo la gru rimanga ferma in attesa di

cominciare un nuovo ciclo di lavoro.

Non potendo a priori svolgere uno studio delle condizioni operative della gru assumiamo un

tasso di saturazione di 30 pari alla metà del tasso di saturazione massimo di 60 che corrisponde

a 30 minuti di lavoro effettivo in un'ora.

Tasso di

saturazione medio �G = 50%

Tabella 18- Valore del tasso di saturazione medio tabellato per la gru

Possiamo determinare l'assorbimento energetico riferito ad un tempo unitario (1h*TS)

ä··±¸¹º»³´²± ³´³¸Ã³²ºå± � °¶ � �Ä � Åæ »³Çº± � °¶��Ä � XV�VV G¿ÀÄI


73

Gru

Parametri di Classificazione Potenza

(kW)

Load Factor (%)

Rendimento Globale (%)

Tasso di Saturazione

(%) Energia

Media oraria Assorbita

(kWh)

CO2 Emissioni (Kg/h)

FC Medio d TS Medio

a Torre standard (Altezza Max gancio 45 - 80 m Sbraccio Max 40 - 80 m)

10 - 110 50 70 50 3,57 - 39,3 2,65 - 29,2

a Torre per il sollevamento di grossi carichi ad altezze e sbracci elevati (Altezza Max gancio 80 - 110 m Sbraccio Max 80 - 100 m)

65 - 340 50 70 50 23,21 - 121,42 17,26 - 90,27

Automontanti Standard (Altezza Max gancio 21 - 40 m Sbraccio Max 28 - 55 m)

11 - 22 50 70 50 3,93 - 7,86 2,92 - 5,84

Automontanti mobili - cingolate (Altezza Max gancio 16 - 19 m Sbraccio Max 22 - 37 m)

3,5 - 22 50 70 50 1,25 - 7,86 0,93 - 5,84

Calcolo assorbimento ed emissioni con parametri specifici dell'attrezzatura

Potenza (kW) L.F. d TS Assorbimento

orario CO2 Emissione

ora

74

Capitolo 3

Acquisizione dati di cantiere

Nel seguente paragrafo verranno illustrati gli strumenti di monitoraggio che sono stati

pensati per rilevare i consumi energetici del cantiere.

Grazie alla collaborazione con un'impresa di costruzione, che ci ha dato il consenso di

monitorare alcune lavorazioni del proprio cantiere ,è stato possibile confrontare le

stime sui consumi energetici con quelli reali rilevati in sito.

Il progetto di monitoraggio si avvale di tre strumenti di acquisizione dati creati ad hoc

per rilevare i consumi delle attrezzature impegnate in una specifica lavorazione.

1) Scheda per l'acquisizione diretta dei dati in sito

2) Tabella per l'acquisizione dati strumentale

3) Tabella per l'acquisizione dati di esperienza storicizzati (Report interni sui consumi

di gasolio

3.1. Acquisizione dati in situ

La scheda per l'acquisizione dati diretta in sito è uno strumento ideato per l'analisi delle

attività componenti la lavorazione. Essa si compone delle seguenti voci:

1) Voce d'opera

2) Lavorazione

3) Tempo di rilievo

4) Produttività rilevata

5) Attrezzature - utensili

a. Alimentazione

b. Potenza Nominale

c. Tempo di Impiego

6) Note

Capitolo 3 - Acquisizione dati di cantiere -

75

Articolate in una scheda in formato A4 che possa essere facilmente compilata in cantiere con le

informazioni utili per determinare il consumo energetico della singola attrezzatura impiegata e

della lavorazione nel suo complesso. Di seguito verrà riportata una scheda vuota, non in scala, e

verranno illustrati i campi precedentemente elencati.

Scheda di monitoraggio lavorazione:

Voce d'opera

Lavorazione

Tempo di rilievo Inizio ore ______:______ fine ore ______:______

Produttività rilevata

Attrezzature - Utensili Alimentazione

Potenza Nominale Tempo di Impiego

1) D E

2) D E

3) D E

4) D E

Note: Lavorazione -Attrezzature - Tempi parziali - Produttività - Condizioni al contorno - ecc.

Tabella 1 - Strumento di acquisizione dati in situ -


76

1) Voce D'opera : Questo campo viene completato inserendo la nomenclatura della barra del

programma lavori che identifica la WBS di livello 1

2) Lavorazione: Questo campo viene completato inserendo la nomenclatura della barra del

programma lavoro che identifica la WBS di livello 2

3) Tempo di rilievo: Questo campo viene completato inserendo l'ora di inizio e fine del rilievo

4) Produttività rilevata: Questo campo viene completato inserendo la produttività rilevata in

relazione al tempo di rilievo.

5) Attrezzature - Utensili: Questo campo viene completato inserendo in elenco numerato le

attrezzature che prendono parte alla lavorazione al momento del rilievo, indicando per

ciascuna di essa:

a. Il tipo di alimentazione (principalmente diesel o elettrica)

b. La potenza nominale (se reperibile direttamente oppure inserita in un secondo

momento avvalendosi della scheda tecnica dell'attrezzatura)

c. Il tempo di impiego di ogni singola attrezzatura nella lavorazione (ottenuto tramite

cronometraggio)

6) Note: In questo campo, di notevole importanza, vengono annotate tutte le informazioni utili

che riguardano la lavorazione, come ad esempio:

• la sequenza operativa

• il ciclo di lavoro e i tempi parziali (cronometrati) di utilizzo della attrezzature

• le produttività parziali

• le condizioni al contorno

• e quante più informazioni possibili che possano rendere il rilievo più completo nell'ottica

dell'individuazione del consumo energetico delle singole attrezzature e della lavorazione

completa.

Queste informazioni sono utili per ipotizzare il fattore di carico (FC) delle attrezzature,

parametro fondamentale per poter stimare il consumo orario e le emissioni.

Oltre alla compilazione della scheda di rilievo, in questa fase il monitoraggio, si avvale anche

di un inquadramento fotografico della lavorazione e delle attrezzature impiegate.

Ora andremo a riportare una scheda di monitoraggio compilata in sito relativa al caso reale

oggetto di studio che sarà poi illustrato nel Cap. 4.


77

Figura 1 - Scansione dello strumento di acquisizione dei dati in sito, riferito ad un caso reale -


78

Il passo successivo è quello della restituzione dei dati rilevati con lo strumento di acquisizione,

questi dati ci serviranno per confrontare le stime sui consumi energetici prodotte con le tabelle

predittive ed i consumi reali rilevati in cantiere. Dalla scheda presa ad esempio, e dalle schede

tecniche relative alle attrezzature impiegate, possiamo estrarre i seguenti dati:

Attrezzatura utilizzate:

1) Gru a torre modello POTAIN 185 MD

� Alimentazione - Elettrica

� Potenza di sollevamento 24,3 kW

� Tempo di utilizzo totale 9 h

� Fattore di carico - (da valutare in base al carico sollevato)

� Tasso di saturazione - (da valutare dopo l'analisi sul ciclo di lavoro)

2) Autobetoniera tipo CIFA a 4 assi da 10 m3 con sistema a presa di forza RY

� Alimentazione - Diesel

� Potenza della sola presa di forza 68 kW

� Totale autobetoniere utilizzate per la lavorazione - 9 unità

� Tempo di scarico di una singola unità - 1h

� Fattore di carico - (da valutare in relazione a giri/min del motore)

I dati di potenza e tempo di utilizzo delle attrezzature,uniti alla produttività rilevata, saranno alla

base dell'analisi dei consumi energetici che sarà illustrata nel Cap. 4

3.2 Acquisizione dati strumentare - energia elettrica -

La conoscenza dei kWh assorbiti dall'impianto elettrico di cantiere è un dato fondamentale per

stabilire i consumi delle attrezzature elettriche di cantiere.

La totalità dei cantieri edili moderni utilizza contatori digitali di ultima generazione con sistema

Telegestore in sostituzione del vecchio contatore elettromagnetico. Questo sistema permette in

ogni momento di leggere oltre al consumo in kWh progressivo del periodo di fatturazione altri

dati importanti legati alla potenza richiesta alla rete e alle fasce orarie di utilizzo dell'energia.

Prima di introdurre la Tabelle lettura contatore andiamo ad individuare alcuni aspetti

fondamentali per ottenere una corretta lettura del contatore:


79

a) Rilevazione dei totalizzatori di energia e potenza per fasce orarie:

L’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas ha definito gli orari e i giorni di tre fasce orarie in cui

possono essere rilevati i prelievi di energia elettrica:

• F1 (ore di punta): dalle 8:00 alle 19:00 dal lunedì al venerdì

• F2 (ore intermedie) dalle 7:00 alle 8:00 e dalle 19:00 alle 23:00 dal lunedì al venerdì e dalle

7:00 alle 23:00 del sabato

• F3 (ore fuori punta): dalle 00:00 alle 7:00 e dalle 23:00 alle 24:00 dal lunedì al sabato

e tutte le ore della domenica e dei giorni 1° e 6 gennaio; lunedì dell’Angelo; 25 aprile; 1°

maggio; 2 giugno; 15 agosto; 1° novembre; 8, 25 e 26 dicembre.

Sul display appariranno alternativamente le sigle F1, F2, F3 corrispondenti alla fascia

oraria applicata al momento della visualizzazione; per esempio, apparirà la sigla F1 dalle 8:00

alle 19:00 dal lunedì al venerdì.

I prelievi saranno pertanto registrati secondo le suddette fasce orarie previste dall’Autorità:

1) la fascia oraria F1;

2) la fascia oraria F2;

3) la fascia oraria F3.

b) La potenza istantanea

Il valore indicato sul display viene calcolato e aggiornato automaticamente ogni due minuti.

c) La lettura del periodo di fatturazione corrente e precedente

Sul display del contatore elettronico vengono visualizzate in sequenza le sigle A1, A2,

A3 che indicano il totalizzatore di energia attiva nelle tre seguenti fasce orarie:

1) la fascia oraria F1 corrispondente alla sigla A1;

2) la fascia oraria F2 corrispondente alla sigla A2;

3) la fascia oraria F3 corrispondente alla sigla A3.

d) Energia reattiva

Sul display del contatore elettronico vengono visualizzate in sequenza le sigle R1, R2,

R3 che indicano rispettivamente i prelievi di energia reattiva rilevati nelle tre seguenti

fasce orarie:

1) la fascia oraria F1 corrispondente alla sigla R1;

2) la fascia oraria F2 corrispondente alla sigla R2;

3) la fascia oraria F3 corrispondente alla sigla R3.


80

e) La potenza massima del periodo di fatturazione corrente e precedente

Si tratta di un valore medio calcolato in un intervallo di 15 minuti e viene aggiornato

ogni quarto d’ora se il valore è superiore al precedente.

Sul display del contatore elettronico vengono visualizzate in sequenza le sigle P1, P2, P3 che

indicano rispettivamente i prelievi di potenza attiva rilevati nelle tre seguenti fasce orarie:

1) la fascia oraria F1 corrispondente alla sigla P1;

2) la fascia oraria F2 corrispondente alla sigla P2;

3) la fascia oraria F3 corrispondente alla sigla P3.

Si definisce ora il concetto di energia attiva ed energia reattiva e il fattore di potenza che le lega:

energia attiva: L’energia attiva è quella che viene trasformata in lavoro e calore dai dispositivi

elettrici. Apparecchi come le lampadine ad incandescenza assorbono solo energia attiva. L’unità

di misura è il kWh (chilowattora). I normali contatori (ad esempio quelli domestici) misurano

solo l’energia attiva.

energia reattiva: L’energia reattiva è quella quota di energia che invece di essere consumata

immediatamente dall’utilizzatore viene immagazzinata per poche frazioni di secondo e rilasciata

nella rete elettrica. L’impiego dell’energia reattiva riguarda le apparecchiature che per

funzionare hanno bisogno di un campo magnetico, come ad esempio i motori elettrici, le

lampade a fluorescenza (neon), gli apparecchi elettronici (televisore, computer, ecc.). L’unità di

misura dell’energia reattiva è il varh (Volt Ampere reattiva ora). Questa energia non viene

commercializzata. È tollerata una quantità massima di prelievo, oltre la quale scatta una

sanzione.

Per il buon funzionamento della rete, la quantità di energia reattiva trasportata deve essere

limitata, in quanto comporta un aumento del flusso di corrente nelle linee elettriche e quindi un

aumento delle perdite totali di trasmissione con una conseguente riduzione del rendimento del

sistema elettrico.

In particolare è necessario fare attenzione alla quantità di energia reattiva prelevata in rapporto

a quella attiva. Infatti, se tale rapporto è anomalo l’impianto è sbilanciato. Uno sbilanciamento

può comportare anche problemi pratici sull’impianto finale, quali ad esempio:

- cali di tensione

- perdite di energia nei conduttori

- aumento dei consumi


81

- diminuzione della potenza disponibile.

Fattore di potenza �� : Questa entità che mette in relazione la potenza attiva con quella

reattiva è una grandezza denominata fattore di potenza o cos �. Se il valore di cos � è 1

significa che l’impianto non assorbe energia reattiva, ovvero rappresenta la condizione ideale.

Se viceversa cos � assume un valore tendente a 0 significa che l’utilizzatore assorbe molta più

energia reattiva rispetto a quella attiva; è quindi necessario effettuare un intervento correttivo

sull’impianto per equilibrare il prelievo. Il fattore di potenza (cos �) del cliente finale viene

rilevato mediante la misurazione dell’energia attiva e reattiva, applicando la seguente formula:

cos � �√� � � ��

� ��

Il prelievo di energia reattiva è tollerato fino a che l’utilizzatore ha un fattore di potenza (cos �)

maggiore di 0,9, che corrisponde ad un prelievo di energia reattiva pari alla metà dell’energia

attiva. In queste condizioni scatta la penale, che è commisurata alla quantità di energia reattiva

prelevata oltre la soglia massima consentita.

Per determinare l'assorbimento energetico delle attrezzature andremo quindi a valutare solo i

valori di energia attiva A1, A2, A3, espressi in kWh. Tenendo in considerazione che l'energia

reattiva è un indicatore di efficienza dell'impianto elettrico di cantiere e delle attrezzature ad

esso collegate.

Ora verrà riportata la tabella utilizzata in sito per la lettura del contatore. Tale operazione grazie

ai moderni contatori potrebbe essere fatta direttamente da sistema remoto, ma non avendo

l'accesso a tale sistema, abbiamo riportato i dati della lettura a display del contatore in una

tabella.

La tabella, realizzata in formato a 4 per essere facilmente compilata in sito, si compone dei

seguenti campi:

A. Luogo: Indirizzo del cantiere dove il contatore è installato

B. Data - ora: relative alla lettura del display

C. Energia attiva: A1, A2, A3 (lettura utilizzata per determinare i kWh assorbiti)

D. Energia reattiva: R1, R2. R3

E. Potenza istantanea: P1, P2, P3


82

Tabella acquisizione dati strumentali per l'energia elettrica : Indirizzo del cantiere

Data - Ora Energia attiva Energia reattiva Potenza istantanea

A1 A2 A3 R1 R2 R3 P1 P2 P3

Tabella 2 - tabella acquisizione dati strumentali per l'energia elettrica -

Verrà ora riportata un estratto della tabella compilata per caso reale oggetto di studio del Cap. 4.

Per sfruttare le proprietà del foglio di calcolo le letture riportate in sito sul modulo cartaceo

vengono trasferite in un foglio Excel subito dopo la trascrizione.

Tabella acquisizione dati strumentali per l'energia elettrica

Via Bollate 57, Novate Milanese (MI)


A1 A2 A3 R1 R2 R3 P1 P2 P3 23/07/2012 h.07.00 008209 002684 003896 008590 001090 001094 010,5 008,2 000,5

23/07/2012 h.17.00 008285 002688 003896 008701 001096 000194 011,7 008,2 000,5

24/07/2012 h. 17.00 008329 002693 003900 008773 001102 000195 011,7 008,2 000,5

25/07/2012 h. 17.00 008365 002699 003904 008831 001109 000198 011,7 008,2 000,5

26/07/2012 h. 17.00 008417 002705 003908 008921 001116 000197 011,7 008,2 000,5

27/07/2012 h. 17.00 008449 002712 003912 008978 001128 000203 011,7 008,2 000,5

30/07/2012 h 17.00 008474 002717 003913 009021 001136 000204 011,7 008,2 000,5

Tabella 3 - tabella acquisizione dati strumentali per l'energia elettrica riferita ad un caso reale -

Ora per differenza di lettura possiamo determinare i kWh consumati nella giornata lavorativa

come ad esempio:

Data A1 A2 A3

23/07/2012 h.07.00 008209 002684 003896

23/07/2012 h.17.00 008285 002688 003896

Tabella 4 - Lettura strumentale (contatore energia elettrica) -


83

A1 A2 A3 TOT

76 4 0 80

Tabella 5 - Lettura strumentale (differenza lettura inizio-fine giornata lavorativa) -

L'esempio riportato si riferisce alla giornata lavorativa del 23/07/2012 nella quale è stata svolta

la lavorazione "getto solaio in latero cemento". La lavorazione è durata 9 ore nelle quali l'unica

attrezzatura elettrica funzionante in cantiere è stata la Gru a torre.

In questo caso è stato facile imputare l'assorbimento energetico giornaliero direttamente alla

lavorazione e di riflesso sulle attrezzature impiegate per svolgere la stessa secondo il seguente

schema:

�� !��!!� �� "#$%& '( � ') � '* �!!��+�,�� -�� !!��+�,�� -�� !!��+�,�� .//012345670 819 . 70115

Questo tipo di semplificazione non è facilmente riscontrabile, in quanto di norma le lavorazioni

impiegano una pluralità di attrezzature elettriche e di conseguenza l'Energia attiva risulta essere

la somma dell'energia utilizzata da tutte le attrezzature impiegate nel periodo della lettura.

Questo caso specifico che ha consentito la determinazione del reale assorbimento energetico di

una attrezzatura verrà preso ad esempio per essere comparato alle tabelle predittive sui consumi,

potendo così verificare se la stima è corretta. Seguendo il seguente schema:

:!!��+�,�� !��,�� -�� !�� -� ;�� ,��-� ��--� ��+�--� ��

:!!��+�,�� -� ��-�� --� -�� - �� "��!�� !�-� �� &


84

3.3. Acquisizione dei dati di esperienza storicizzati - Report interni sul consumo di

gasolio delle attrezzature

Dalle interviste fatte ad esperti del settore è sta possibile estrarre dei dati utili a compilare un

report interno sui consumi di gasolio di alcune attrezzature presenti nei cantieri edili oggetto di

monitoraggio.

Questo strumento ci permette di comparare i dati sui consumi di gasolio previsionali ottenuti

con le tabelle descritte al Cap. 2 con i consumi reali delle attrezzature. Il report si compone dei

seguenti campi:

a) Attrezzatura: Tipologia di attrezzatura e parametri di classificazione

b) Potenza: Potenza nominale espressa in (kWh) da scheda tecnica

c) Impiego medio giornaliero: espresso in h di lavoro / giornata lavorativa, questo dato indica

la media di ore di lavoro che la macchina compie in una giornata lavorativa standard.

d) Consumo medio giornaliero: espresso in litri / giornata lavorativa, questo dato indica il

totale di gasolio consumato per una giornata lavorativa con un impiego medio giornaliero

definito. Dalle interviste fatte agli esperti questo dato emergeva in modo chiaro e distinto.

Le imprese impiegano cisterne con apposito sistema di contabilizzazione dei litri di

combustibile erogato per il rifornimento dei mezzi, di conseguenza è facile stabilire il

quantitativo necessario per la giornata lavorativa, avendo ben presente la capacità del

serbatoio. Ipotizzando il seguente scenario:

• Il mezzo A con una capacità del serbatoio = X = condizione standard di inizio giornata

lavorativa

• A fine giornata lavorativa il mezzo A viene rifornito e riportato nella condizione X di

partenza, introducendo un quantitativo = Y di carburante

• Di conseguenza il consumo medio giornaliero è uguale alle quantità Y introdotta per

riportare il mezzo nella condizione X di partenza ad inizio giornata.

e) Consumo medio orario: espresso in l/h è il dato calcolato dividendo il consumo medio

giornaliero con il tempo medio di impiego dell'attrezzatura.

<��!�,� ,�� =- >? @ <��!�,� ,�� -�� =- ��? @A�,�� ,�� ,�� => ��? @


85

Questo dato, qualora fosse presente, ci consente di determinare il reale consumo

dell'attrezzatura oggetto di monitoraggio che nei casi reali verrà poi confrontato con la stima

effettuato con il metodo predittivo.

Ora verrà riportata un estratto del report interno sui consumi delle attrezzature oggetto del

monitoraggio.

Report interno sui consumi di gasolio delle attrezzature di cantiere

Attrezzatura Potenza (kW)

Impiego medio giornaliero(h/gg)

Consumo medio giornaliero (l/gg)

Consumo medio orario

(l/h) Escavatore Caterpillar® 321D LCR peso operativo 20000 kg

140 8 200 25

Mini escavatore Caterpillar® 301.6C 13.5 8 20 2,5

Macchina idraulica per diaframmi modello B 180 HD

50 5 50 10

Macchina a fune libera per diaframmi modello Link Bek 108

227 5 150 30

Carrello elevatore HYUNDAI HDF 30-S 46 - - 10,40

Escavatore cingolato HYUNDAI R201 112 - - 22,40

Escavatore cingolato KAMATSU PC350LC-8 184 - - 36,80

Caricatore gommato LIEBHERR A 940C 105 - - 21,00

Autoarticolato DUMPER CAT 730 228 - - 27,00

Tabella 6 - Report interno sui consumi di gasolio delle attrezzature di cantiere -


86

Capitolo 4 Acquisizione dati strumentale - Contabilizzazione dei consumi di

gasolio delle macchine operatrici -

Il seguente paragrafo introduce un sistema di contabilizzazione dei consumi di gasolio delle

macchine operatrici per il recupero delle accise governative sui carburanti.

Nello sviluppo della ricerca questo sistema potrebbe essere adottato stabilmente come metodo

per il monitoraggio dei consumi di cantiere di tutte le macchine con motore endotermico.

Si descrive ora il metodo per la contabilizzazione dei consumi delle macchine operatrici ai fini

fiscali per il recupero di parte delle accise governative sul gasolio.

Il sistema è composto di un dispositivo da installare a bordo delle macchine operatrici e da un

sito web al quale è possibile accedere con una connessione internet e che, tramite user e

password, consente di leggere i dati aggiornati sulle ore di lavoro e sui giri motore senza recarsi

fisicamente sulle macchine per la lettura.

Il dispositivo s’installa a bordo delle macchine operatrici e contabilizza le ore ed i giri motore

relativi alla produzione di forza motrice secondo le indicazioni dell’Agenzia delle Dogane I dati

contabilizzati sono costantemente visualizzati ed aggiornati sul display integrato nel dispositivo.

Il dispositivo inoltre, dotato di modulo di localizzazione GPS e modem GSM/GPRS, invia le

stesse informazioni più volte al giorno alla centrale di monitoraggio alla quale è possibile

connettersi via web per leggere le informazioni da remoto.

E’ così possibile tenere sotto controllo un grande numero di macchine senza doversi fisicamente

recare sui siti operativi e contando comunque sempre su un riscontro visibile sul display del

dispositivo a bordo macchina.


87

Figura 2 - Funzionamento del sistema per la contabilizzazione dei consumi delle macchine operatrici -

Il dispositivo fa parte di una famiglia di terminali veicolari già prodotti in decine di migliaia di

unità ed utilizzati in moltissime applicazioni a garanzia di affidabilità ed efficienza

dell’hardware e del firmware. Il dispositivo è racchiuso in una scatola protettiva a chiusura

ermetica che garantisce la protezione in condizioni ambientali critiche (pioggia, neve, fango)

con una finestrella trasparente che permette la lettura del display ed una piastra metallica per

agevolare l’installazione ed il fissaggio a bordo della macchina operatrice. Per garantire la

protezione del dispositivo ed evitare la manomissione dello stesso sono previsti diversi

accorgimenti:

• il contenitore è ermetico e non può essere aperto senza effrazione delle etichette adesive;

• le due parti che compongono il contenitore sono fissate tra loro mediante quattro viti; di

queste, due disposte in diagonale, sono forate lungo tutto il loro gambo in modo da far

passare all’interno dei sigilli di chiusura;

• nella finestrella trasparente oltre al display è possibile visualizzare un contatto di colore

rosso la cui presenza indica che i contatori non possono essere in alcun modo alterati o

resettati.


88

Ogni singolo dispositivo è sottoposto ad una verifica presso un Centro accreditato SIT, per

garantire l'affidabilità dei conteggi che vengono effettuati. Al termine della taratura, viene

inserito il jumper rosso e la scatola protettiva viene chiusa con sigilli apposti dallo stesso SIT, al

fine di impedire successive manomissioni.

Figura 3 - Dispositivo di contabilizzazione -

Le caratteristiche più interessanti per l’applicazione di contabilizzazione delle ore e dei giri

motore sono:

• la capacità di operare in un range di tensioni variabile tra 9V e 50V consente sia l’utilizzo su

macchine con impianti elettrici “stanchi”, sia di assorbire eventuali picchi di tensione;

• la presenza del modulo GPS, oltre all’eventuale localizzazione della macchina operatrice,

permette di sincronizzare l’orologio del dispositivo in modo precisissimo e fornire quindi

informazioni di data ed ora e di conteggio dei tempi di lavoro affidabilissime;


89

• la presenza del modulo GSM/GPRS, che trasmette i dati raccolti a bordo ad una centrale di

monitoraggio, e quindi permette la lettura dei consuntivi anche da remoto, con un

aggiornamento costante in tempo reale;

• la presenza di un display integrato per leggere i dati di consuntivo in locale;

• la batteria di back up consente al dispositivo di attivarsi in modo autonomo anche nel caso

d’inattività per lunghi periodi della macchina operatrice e disattivazione dell’impianto

elettrico di bordo: in questo caso il dispositivo si accende autonomamente, verifica che la

macchina non è attiva ed invia alla centrale comunque un aggiornamento dei contatori che

non saranno chiaramente incrementati.

I dati vengono acquisiti da remoto con la possibilità di verificare sempre localmente i valori

tramite lettura del display.

La modalità standard di trasmissione dei dati alla centrale prevede l’invio di una lettura

aggiornata in queste circostanze:

• sempre all’accensione della macchina operatrice e allo spegnimento della stessa;

• alcune volte al giorno a macchina attiva;

• una volta al giorno anche in presenza di macchina non attiva.

Tutti i dati relativi alla contabilizzazione vengono inviati in tempo reale e, laddove non sia

possibile, per problemi di segnale o campo, i dati vengono memorizzati nella memoria locale

del dispositivo ed inviati successivamente appena le condizioni lo consentono.

I protocolli di comunicazione sono studiati per consentire la trasmissione anche in casi di scarsa

copertura e segnale discontinuo.

L’applicativo utilizzato attraverso internet, consente sia di inserire i dati relativi alle macchine

operatrici ed ai motori con tutti i parametri tecnici necessari per i calcoli sia di visualizzare in

tempo reale lo stato delle macchine operatrici. In particolare sono disponibili due report:

• i valori delle ore di lavoro e dei giri motore giorno per giorno

• i dati di consumo calcolati secondo le formule previste dalla Circolare 5/D.

In ogni momento è quindi possibile controllare lo stato delle macchine operatrici in termini di

lavoro e di consumi e procedere all’aggiornamento dei registri contabili direttamente

dall’ufficio, indipendentemente dalla localizzazione sul territorio delle macchine stesse.

In aggiunta alla contabilizzazione di ore di lavoro e giri motore il dispositivo, opportunamente

configurato, a richiesta dell’utilizzatore, può essere utilizzato come un vero e proprio sistema di


90

localizzazione ed in questo caso fornisce numerose informazioni consultabili con l’applicativo

Web:

• posizione in tempo reale su cartografia con aggiornamento fino ad 1 minuto,

• posizioni e dati storici su cartografia,

• informazioni su sosta e movimento,

• segnalazione d’inizio e fine attività,

• segnalazioni di uso improprio, accensione, spostamento dal sito …

• report e statistiche sull’utilizzo dei macchinari.

Le potenzialità di questo sistema applicate al monitoraggio dei consumi delle attrezzature di

cantiere sarà da intendere come un fondamentale ampliamento degli strumenti di acquisizione

dati strumentali dei quali la ricerca non può fare a meno.

91

Capitolo 4

Risultati sperimentali

Nel seguente capitolo verranno applicati gli strumenti di acquisizione dati per il monitoraggio

dei consumi delle attrezzature di cantiere su due casi reali:

• Caso di studio 1, nuova costruzione cantiere di Via Bollate 57, Novate Milanese (MI)

• Caso di studio 2, nuova costruzione cantiere di Via Poggi 3, Milano

Lo scopo dell'analisi è quello di confrontare la stima dei consumi ottenuta con il metodo

predittivo con i dati di consumo reali restituiti dagli strumenti di acquisizione dati di cantiere:

Al fine di valutare l'effettiva validità delle stime effettuate con il metodo predittivo proposto e

stabilire di conseguenza il possibile impiego dello stesso nella fase di progettazione dell'opera

per determinare il consumo energetico totale per la realizzazione dell'intero progetto.

Gli strumenti di acquisizione dati confrontati con il metodo predittivo saranno:

• Strumentale per i consumi elettrici

• Di esperienza storicizzati per i consumi di gasolio.

Capitolo 4 - Risultati sperimentali -

92

Caso di studio 1 - Nuova costruzione -, Via bollate 57 Novate Milanese (MI)

Intervento di edilizia residenziale, Realizzazione di due palazzine di tre piani fuori terra e un

piano interrato. Inquadramento planimetrico:

Figura 1 - Inquadramento planimetrico cantiere di Via Bollate 57, Novate Milanese (MI) -

Il monitoraggio viene applicato nella fase di realizzazione della struttura portante orizzontale

realizzata con solaio misto di cemento armato e laterizio gettato in opera, costituito da travetti

prefabbricati ed elementi in laterizio e traliccio in ferro, pignatte scanalate superiormente non

collaboranti. Getto di calcestruzzo sopra i laterizi e travetti come strato collaborante di altezza

sopra i laterizi di 4 cm.

L'analisi è riferita alla sola parte riguardante il getto in opera delle travi, travetti e dello strato

collaborante. La tecniche realizzative monitorate sono:

• Getto realizzato mediante autobetoniera e benna montata su gru a torre

• Getto realizzato mediante autobetoniera e autopompa

Gli strumenti di monitoraggio applicati sono:

• Scheda per l'acquisizione dati in situ - analisi delle attività componenti la lavorazione -

• Tabella per l'acquisizione dei dati strumentali per l'energia elettrica.

• Tabella per l'acquisizione dei dati di esperienza storicizzati - Report interno sui consumi

di gasolio delle attrezzature


93

Getto realizzato mediante autobetoniera e benna montata su gru a torre

- Analisi dei consumi energetici -

L'analisi delle attività componenti la lavorazione parte dalla scheda di acquisizione dati

compilata in situ (Cap.3) e dalla trascrizione dei dati strumentali per l'energia elettrica.

Tabella acquisizione dati strumentali per l'energia elettrica

Via Bollate 57, Novate Milanese (MI)


A1 A2 A3 R1 R2 R3 P1 P2 P3

23/07/2012 h.07.00 008209 002684 003896 008590 001090 001094 010,5 008,2 000,5

23/07/2012 h.17.00 008285 002688 003896 008701 001096 000194 011,7 008,2 000,5

24/07/2012 h. 17.00 008329 002693 003900 008773 001102 000195 011,7 008,2 000,5

25/07/2012 h. 17.00 008365 002699 003904 008831 001109 000198 011,7 008,2 000,5

26/07/2012 h. 17.00 008417 002705 003908 008921 001116 000197 011,7 008,2 000,5

27/07/2012 h. 17.00 008449 002712 003912 008978 001128 000203 011,7 008,2 000,5

30/07/2012 h 17.00 008474 002717 003913 009021 001136 000204 011,7 008,2 000,5

Tabella 1 - Trascrizione della lettura strumentale del contatore dell'energia elettrica -

Figura 2 - Contatore dell'energia elettrica con sistema di telegestione -


94

Il passo successivo è quello di estrarre i dati dagli strumenti di monitoraggio che saranno poi

utilizzati per il calcolo del consumo energetico della lavorazione. L'operazione si articola in

cinque punti:

1) Descrizione della lavorazione

2) Individuazione attrezzature utilizzate nella lavorazione

3) Descrizione modalità di realizzazione della lavorazione

4) Analisi dei consumi

5) Conclusioni

Come fatto per la lettura strumentale del contatore dell'energia, si compila un foglio di lavoro

del tutto simile a quello cartaceo con i dati riportati nella tabella per l'acquisizione diretta dei

dati compilata in sito.

Scheda di monitoraggio lavorazione: 23/07/12 - Via Bollate 57, Novate (MI)

Voce d'opera Strutture portanti orizzontali

Lavorazione Getto di completamento solaio in latero cemento

Tempo di rilievo Inizio ore 07:00 fine ore 17:00

Produttività rilevata 400 m2 di solaio (1 piano) - 90 m3 di CLS gettati

Attrezzature - Utensili Alimentazione Potenza Nominale

Tempo di Impiego

1) Gru a torre modello POTAIN

185 MD con benna per getto CLS D E 24.3 kW 9 h

2) Autobetoniera CIFA 4 assi da

10 m3 con presa di forza RY D E 68 kW (PTO) 9 h

Tabella 2 - Trascrizione dei dati rilevati in situ con la scheda di monitoraggio lavorazione -


95

1) Descrizione della lavorazione:

Realizzazione solaio misto di cemento armato e laterizio gettato in opera, costituito da

travetti prefabbricati ed elementi in laterizio e traliccio in ferro, pignatte scanalate

superiormente non collaboranti. Getto di calcestruzzo sopra i laterizi e travetti come strato

collaborante di altezza sopra i laterizi di 4 cm.

L'analisi sui consumi viene fatta solo sulla parte riguardante il getto delle travi principali,

secondarie, travetti e strato collaborante che vengono gettati in opera in un'unica soluzione.

2) Individuazione attrezzature utilizzate

• Gru a torre modello POTAIN 185 MD potenza di sollevamento nominale 24.3 kW

attrezzata per il getto del CLS con betta da 0.8 m3 tipo BUTTI cod. 217

Gru a torre modello POTAIN 185 MD Benna MUTTI 0.8 m3

Figura 3 - Gru a torre Potain 185 MD con benna equipaggiata con benna per il getto del CLS

Figura 4 - Estratto scheda tecnica della Gru a torre indicante la potenza di sollevamento in kW -


96

Figura 5- Estratto scheda tecnica benna per getto CLS tipo MUTTI 217 indicante il peso a pieno carico -

• Autobetoniera CIFA a 3 assi da 10 m3 con sistema a presa di forza RY 1100 potenza

nominale presa di forza 68 kW

Figura 6 - Autobetoniera CIFA RY 1100 -


97

Figura 7 - Estratto scheda tecnica autobetoniera indicante la potenza della presa di forza in kW -


Il funzionamento della gru come potuto osservare in questa lavorazione è presso che

continuo. Lo scenario osservato si compone di due fasi distinte. La prima è la fase di

posizionamento della benna per il carico di CLS, la seconda è quella di posizionamento

della benna per il getto. Si osserva come il motore della gru produca uno sforzo

proporzionale al peso spostato in relazione alle fasi

L'autobetoniera utilizzata è di nuova generazione con motore euro 5 con sistema di presa di

forza. Nella fase di stazionamento il motore rimane a bassissimi regimi per poi incrementare

i giri/minuto nella fase scarico del CLS nella benna, ma con una media che comunque non

supera i 1000 giri/minuto.


98

Rilievo fotografico della sequenza operativa Descrizione della sequenza operativa

• Posizionamento autobetoniera ed

apertura della slitta per lo scarico

• Posizionamento della benna

tramite gru a torre

• Scarico del CLS e riempimento

della benna per circa il 90% della

capienza

• La gru solleva la benna e la

posizione nel punto indicato per il

getto

• L'operatore da inizio al getto

azionando il comando di apertura

della benna.

• La benna vuota torna al punto di

carico per iniziare una nuova

sequenza.

Tabella 3 - Rilievo fotografico e descrizione della sequenza operativa per il getto eseguito con benna -


99

Si analizza ora nello specifico la sequenza operativa. Dalla scheda di monitoraggio abbiamo

i seguenti dati rilevati:

• Capacità autobetoniera = 10 m3

• Capacità betta 800 litri = 0.8 m3

• Cicli di carico per svuotare una betoniera = 14

• Tempo medio per svuotare una betoniera = 50 minuti

• Tempo medio a ciclo di carico = 3.5 minuti

• Regime di rotazione medio del motore dell'autobetoniera 1000 giri/minuto

• Tempo medio di sollevamento della benna a pieno carico 1 minuto

• Peso della benna a pieno carico da scheda tecnica = 1992 ≈ 2000 kg

• 9 Autobetoniere impiegate per il getto per un totale di = 90 m3 ci CLS

Questi dati ci serviranno per determinare i consumi energetici delle attrezzature utilizzate nella

lavorazione in relazione alla produttività

4) Analisi dei consumi:

• ELETTRICO : derivante dall'utilizzo della gru a torre per le operazioni di getto.

È possibile imputare questo consumo solamente alla gru in quanto essa per tutta la giornata

lavorativa è stata a servizio della lavorazione oggetto del monitoraggio, e in cantiere non erano

presenti altre operazioni che richiedessero l'utilizzo dell'energia elettrica.

Si è volutamente tralasciato l'assorbimento energetico della baracca di cantiere in quanto

sprovvista di climatizzatore e presente al suo interno solamente un' Illuminazione costituita da

una plafoniera composta da 2 corpi illuminanti lineari fluorescenti (230/240V~50/60Hz, 36W

ciascuno) che non è stata utilizzata trovandoci nel periodo estivo con disponibilità di

illuminazione naturale. Per tanto possiamo affermare che:

CONSUMO ENERGETICO ELETTRICO � CONSUMO ENERGETICO DELLA GRU

Il dato di assorbimento di energia da parte della gru è ottenuto dalla differenza della lettura del

contatore ENEL eseguita a inizio e fine lavorazione.

Di seguito si riporta L'estratto della tabella lettura contatore riferita al giorno nel quale si è

svolta la lavorazione.


100

Data A1 A2 A3

23/07/2012 h.07.00 008209 002684 003896

23/07/2012 h.17.00 008285 002688 003896

Tabella 4 - Lettura strumentale del contatore dell'energia elettrica -

A1 A2 A3 TOT

76 4 0 80

Tabella 5 - Differenza lettura inizio-fine lavorazione -

Di conseguenza possiamo stabilire con certezza che l’assorbimento di energia della gru per

l’intera lavorazione è di 80 ��.

• Di GASOLIO: Derivante dal consumo delle autobetoniere nella fase di stazionamento e

scarico del CLS.

Per determinare il consumo possiamo fare affidamento solo sullo strumento predittivo, in

quanto sia nella letteratura che nelle schede tecniche dei produttori, non esistono dati relativi al

consumo per questo tipo di lavorazione.

Intervistando gli esperti del settore emerge solo la conoscenza del consumo espresso in numero

di km percorribili con un pieno di carburante da parte dall’automezzo.

Per determinare il consumo della autobetoniera si utilizza il metodo predittivo.

Dalla tabella delle attrezzature identifico l'autobetoniera come a 3 assi con capacità nominale di

10 m3 ed inserendo i parametri:

• Potenza di 68 kW

• Consumo specifico = 260 � �� ⁄

• L.F. basso = 35 %



Tabella 6 - Tabella per la determinazione del fattore di carico -


101

Il valore del fattore di carico dipende dalla % della potenza utile utilizzata che dipende dal

regime rotativo (giri/min) che il motore assume nella lavorazione. La determinazione del regime

rotativo del motore è associato ad un valore empirico e potrebbe variare a seconda delle

condizioni di getto (viscosità del CLS, inclinazione % del piano di campagna, e condizioni al

contorno varie) .

Si è scelto di assumere un fattori di carico basso in quanto l’autobetoniera nell’arco di tempo

che staziona in cantiere per le operazioni di posizionamento e scarico del CLS, impiega il suo

motore a bassi regimi di rotazione, intorno a 1000 giri/min medi (valore empirico), in quanto

esso accelera nella fase di scarico del CLS nella benna della gru, (operazione che dura

mediamente 1 minuti), ma poi rimane al minimo regime rotativo per il restante tempo del ciclo

operativo (mediamente 2,5 minuti). Di conseguenza si è preso il valore medio = 35

dell’intervallo corrispondente ad un fattore di carico basso. ottengo:

Calcolo consumo ed emissioni con parametri specifici dell'attrezzatura

Potenza (kW) C.S. (g/kWh) L.F. (%) Consumo orario (l/h) CO2 Emissioni ora (kg/h)

68 260 35 6.19 16.09

Tabella 7 - Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per l'autobetoniera -

Determinato il consumo orario dell'autobetoniera possiamo ottenere il consumo totale

moltiplicando il consumo orario per le ore di funzionamento dell'autobetoniera.

Dalla scheda di rilievo della lavorazione risulta un impiego continuativo delle 9 autobetoniere

per un totale di 9 ore che corrisponde alla durata della lavorazione. Questo dato è giustificato

dal fatto che il getto deve essere realizzato senza soluzione di continuità e le autobetoniere si

sono avvicendate per tutta la durata delle operazione di getto.

�� ! �"��#!� $�$"#% � 6.19*# �⁄ + � 9*�+ � 55.71 . /0 12342


102

5) Conclusioni:

Ora andremo a riportare i consumi energetici totali della lavorazione, associando loro le relative

emissioni di CO2 e ipotizzando un costo energetico totale.

Calcolo consumo energetico totale della lavorazione

Attrezzatura Consumo Totale CO2 Emessa (kg) Costo energetico totale (€)

Gru 80 kWh 42.5 16

Autobetoniere 56 litri 146.5 84

TOT - 189 100

Tabella 8 - Tabella riassuntiva consumo energetico della lavorazione -

I prezzi sono riferiti ad dei costi per kWh e per litro di gasolio che sono stati ipotizzati e che

potrebbero variare in base agli accordi che l'impresa prende con l'ente erogatore dell'energia e

con il rifornitore di carburante.


103

Confronto tra acquisizione dati strumentale e metodo predittivo

• ELETTRICO : Confrontiamo i consumi stimato con lo strumento previsionale “Tabella

predittiva dei consumi” con quelli riportati nello strumento di Monitoraggio dei consumi

reali “Tabella di lettura del contatore dell’energia elettrica”.

Proviamo ora a confrontare l'assorbimento energetico reale, derivante dalla lettura del contatore

dell’energia elettrica, con quello stimato utilizzando la tabella predittiva riferita alle gru.

Dalla tabella delle attrezzature identifico la gru come a torre standard inserendo i parametri:

• Potenza di sollevamento = 24.3 kW

• Load Factor Medio = 50%

• Rendimento Globale ɳ5 = 70 %

• Tasso di saturazione 30 minti di funzionamento per un'ora = 50 % ottengo:

Calcolo Assorbimento ed emissioni con parametri specifici dell'attrezzatura

Potenza (kW)

L.F. (%)

ɳɳɳɳ6 (%)

TS (%)

Assorbimento orario unitario (kWh)

CO2 Emessa (kg/h)

24,3 50 70 50 8,68 4,61

Tabella 9- Tabella riassuntiva dell'assorbimento energetico ed emissioni di CO2 per la gru a torre -

7��89!�%�$� %�%8�%$!:� �$!�"$� %##" �8� !� :�� !;!��! ! �$!#!;;� �% !� :��% " $%9%##"� <�$%�;" "��89!$" � $%�=� ! �$!#!;;� ��!$"8!� � $"�� ! �"$�8;!��% %##" �8�

Per determinare l'assorbimento della gru riferito alla lavorazione andiamo a sostituire il tempo

unitario di utilizzo di 1h con quello effettivo di 9 ore come risulta della scheda di monitoraggio.

7��. �$!�"$� � 24.3 *��+ � 50100 *B. �. + � 100

70 C1 DE � 9 *�+ � 50

100 *F. G. + � HI. JJ*��+


104

Confronto tra assorbimento energetico reale e quello stimato con la tabella predittiva

Assorbimento energetico per il caso monitorato della gru a torre modello POTAIN 185 MD

Potenza di sollevamento nominale 24.3 kW

Reale: derivante dalla lettura del contatore 80 kWh

Stimato : Con tabella predittiva 78 kWh

Scostamento della stima rispetto al reale - 2.5 %

Tabella 10 - Confronto tra acquisizione dati strumentale e metodo predittivo per l'assorbimento elettrico

della gru a torre -

Il risultato stimato si scosta da quello reale per difetto di 2,5 punti percentuali.

Questo sta a significare che una stima dei consumi delle attrezzature elettriche effettuata

utilizzando il metodo predittivo può essere effettuata già fase di progetto con una buona

approssimazione. Stimare in modo corretto il consumo delle attrezzature ha un riflesso positivo

sull'ottimizzazione dei costi del progetto, potendo prevedere con una buona approssimazione il

costo energetico delle singole lavorazioni componenti il processo edilizio.


105

Getto realizzato mediante autobetoniera e pompa autocarrata


L'analisi parte dalla scheda monitoraggio lavorazione compilata in situ

Scheda di monitoraggio lavorazione: 30/07/12 - Via Bollate 57, Novate (MI)

Voce d'opera Strutture portanti orizzontali

Lavorazione Getto di completamento solaio in latero cemento


Produttività rilevata 400 m2 di solaio (1 piano) - 90 m3 di CLS gettati


Tempo di Impiego

1) Autopompa tipo SERMAC 5z D E 85 kW (PTO) 4 h

2) Autobetoniera CIFA 4 assi da

10 m3 con presa di forza RY D E 68 kW (PTO) 4 h

Tabella 11- Trascrizione dei dati rilevati in situ con la scheda di monitoraggio lavorazione -

Non essendoci attrezzature elettriche impiegate nella lavorazione non si è utilizzato lo

strumento di monitoraggio "tabella lettura contatore".

Il passo successivo è quello di estrarre dalla scheda di monitoraggio lavorazione i dati che

saranno poi utilizzati per il calcolo del consumo energetico della lavorazione. L'operazione si

articola in cinque punti:





5) Conclusioni


106


Realizzazione solaio misto di cemento armato e laterizio gettato in opera, costituito da

travetti prefabbricati ed elementi in laterizio e traliccio in ferro, pignatte scanalate

superiormente non collaboranti. Getto di calcestruzzo sopra i laterizi e travetti come strato

collaborante di altezza sopra i laterizi di 4 cm.

L'analisi sui consumi viene fatta solo sulla parte riguardante il getto delle travi principali,

secondarie, travetti e strato collaborante che vengono gettati in opera in un'unica soluzione.

2) Individuazione attrezzature utilizzate

• Pompa autocarrata tipo SERMAC 5z modello SCL130A

Figura 8 - Pompa autocarrata tipo SERMAC 5z modello SCL 130A


107

Figura 9 - Estratto scheda tecnica della pompa autocarrata con le principali caratteristiche operative -

Presa di forza PTO Modello SCL130A

Potenza richiesta kW 85

Tabella 12 - Potenza della presa di forza della pompa autocarrata espressa in kW -



Figura 10 -Autobetoniera CIFA RY 1100 -


108

Estratto scheda tecnica autobetoniera CIFA RY 1100

Figura 11- Estratto scheda tecnica autobetoniera indicante la potenza della presa di forza in kW -

3) Descrizione

Il funzionamento della pompa autocarrata è costante per tutta la durata dalle lavorazione, il

motore non viene mai spento, si nota come il regime rotativo del motore incrementa quando

l'operatore aziona il comando per pompare il CLS, mentre nei momenti di pausa, dovuti

all'avvicendarsi delle autobetoniere, il motore rimani ai mini regimi. Possiamo definire uno

scenario di impiego medio dell'attrezzatura.

L'autobetoniera utilizzata è di nuova generazione con motore euro 5 con sistema di presa di

forza. Nella fase di stazionamento il motore rimane a bassissimi regimi per poi incrementare i

giri/minuto nella fase scarico del CLS nella tramoggia della pompa autocarrata, ma con una

media che comunque non supera i 1000 giri/minuto.


109

Rilievo fotografico della sequenza operativa Descrizione della sequenza operativa

• Posizionamento pompa autocarrata,

apertura degli stabilizzatori e

dispiegamento del braccio meccanico

• Posizionamento autobetoniera e

scarico del CLS nella tramoggia

della pompa autocarrata

• L'operatore da inizio al getto

azionando la pompa.

• L'operatore guida il flusso di CLS


110

• Pulitura pompa autocarrata

• Ripiegamento braccio meccanico e

rientro in posizione degli

stabilizzatori.

Tabella 13 - Rilievo fotografico e descrizione della sequenza operativa per il getto eseguito con benna -

Andiamo ora ad analizzare nello specifico la sequenza operativa. Dalla scheda di monitoraggio

abbiamo i seguenti dati rilevati:


• Tempo medio per svuotare una betoniera fino all'avvicendamento della successiva = 25

min

• Regime di rotazione medio del motore dell'autobetoniera 1000 giri/minuto


• Tempo totale delle operazioni di getto 4 h, questo tempo sarà assunto come il tempo nel

quale sia il motore della pompa autocarrata che dell'autobetoniera sono rimasti in

funzione.


per questa lavorazione abbiamo individuato una sola tipologia di consumo, quella di Gasolio, in

quanto per la lavorazione non sono state utilizzate attrezzature elettriche

Per determinare il consumo possiamo fare affidamento solo sullo strumento predittivo, in

quanto sia nella letteratura che nelle schede tecniche dei produttori, non esistono dati relativi al

consumo di questo tipo di lavorazione.


111

Intervistando gli esperti del settore emerge solo la conoscenza del consumo espresso in numero

di km percorribili con un pieno di carburante da parte dall’automezzo. ù

• Consumo di Gasolio: Derivante dall'utilizzo della pompa autocarrata nella fase di getto del

CLS.

Per determinare il consumo della pompa autocarrata si utilizza il metodo predittivo.





• L.F. medio derivante ad un utilizzo del motore in condizioni standard per il tipo di

lavorazione quindi assumo il massimo valore nell'intervallo medio = 70%



Tabella 14- Tabella per la determinazione del fattore di carico -

Ottengo dalla tabella predittiva:



85 0,26 70 15.47 40.22

Tabella 15- Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per la pompa autocarrata -

Determinato il consumo orario possiamo ottenere il consumo totale moltiplicando il consumo

orario per le ore di funzionamento. Dalla scheda di rilievo della lavorazione risulta un impiego

continuativo della pompa autocarrata per un totale di 4 ore che corrisponde alla durata della

lavorazione. Questo dato è giustificato dal fatto che il getto deve essere realizzato senza


112

soluzione di continuità e le autobetoniere si sono avvicendate per tutta la durata delle operazione

di getto.

�� ! �"��#!� $�$"#% � 15.47*# �⁄ + � 4*�+ � 61.88 . 0L 12342

• Consumo di Gasolio: Derivante dall'utilizzo delle autobetoniere nella fase di

stazionamento e scarico del CLS.

Per determinare il consumo della autobetoniera si utilizza il metodo predittivo.





• L.F. basso derivante ad un utilizzo del motore ai minimi regimi (intorno ai 1000÷1200

grir/min) assunto pari alla media dell'intervallo. Low = 50%



Tabella 16- Tabella per la determinazione del fattore di carico -

Il valore del fattore di carico è associato alla % della potenza utile utilizzata che dipende dal



condizioni di getto (viscosità del CLS, inclinazione % del piano di campagna, e condizioni al

contorno varie) .

Si è scelto di assumere un fattori di carico basso in quanto l’autobetoniera nell’arco di tempo

che staziona in cantiere per le operazioni di posizionamento e scarico del CLS, impiega il suo

motore a bassi regimi di rotazione, intorno a 1000÷1200 giri/min medi (valore empirico). A

differenza dello scarico eseguito in benna quello nella tramoggia riduce i tempi i stazionamento

ai minimi regimi del motore (il flusso del CLS è quasi continuo e si interrompe solo per

esigenze legate al posizionamento del tubo di getto. Di conseguenza si è preso il valore limite

del campo LOW che corrisponde anche al valore minimo del campo MED, in quanto il motore a

impiegato con regimi rotativi comunque associabili a dei valori medio - bassi.


113

Ottengo dalla tabella predittiva:



68 260 50 8.84 22.98

Tabella 17- Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per l'autobetoniera -

Determinato il consumo orario dell'autobetoniera possiamo ottenere il consumo totale

moltiplicando il consumo orario per le ore di funzionamento dell'autobetoniera.

Dalla scheda di rilievo della lavorazione risulta un impiego continuativo delle 9 autobetoniere

per un totale di 4 ore che corrisponde alla durata della lavorazione. Questo dato è giustificato

dal fatto che il getto deve essere realizzato senza soluzione di continuità e le autobetoniere si

sono avvicendate per tutta la durata delle operazione di getto.

�� ! �"��#!� $�$"#% � 8.84*# �⁄ + � 4*�+ � 35.36 . M/ 12342

5) Conclusioni





Pompa autocarrata 62 litri 161 93

Autobetoniere 35 litri 91 52.5

TOT 97 252 145.5


I prezzi sono riferiti ad dei costi per litro di gasolio che sono stati ipotizzati e che potrebbero

variare in base agli accordi che l'impresa ha con il rifornitore di carburante.


114

Caso di studio 2 - nuova costruzione -, Via Poggi 3 Milano

Intervento di edilizia residenziale, Realizzazione di due palazzine di tre piani fuori terra e tre

piani interrati.

Il monitoraggio viene applicato nella fase di realizzazione delle strutture interrate, con

riferimento alla realizzazione dei diaframmi. Inquadramento planimetrico:

Figura 12- Inquadramento planimetrico cantiere di Via Poggi 3 (MI) -


115

Realizzazione pannello di paratia con macchina operatrice a fune libera


L'analisi delle attività componenti la lavorazione parte dalla scheda di acquisizione dati

compilata in situ e dalla trascrizione dei dati di esperienza storicizzati sul consumo di gasolio

delle attrezzature.






(l/h) Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b

82 5 50 10

Tabella 19 - Report interno sui consumi di gasolio basato su dati di esperienza storicizzati dell'impresa -

Il passo successivo è quello di estrarre i dati dagli strumenti di monitoraggio che saranno poi

utilizzati per il calcolo del consumo energetico della lavorazione. L'operazione si articola in

cinque punti:





5) Conclusioni


116

Si riporta la scheda di monitoraggio della lavorazione risultato dell'acquisizione dati in situ.

Scheda di monitoraggio lavorazione: 14/03/13 - Via Poggi 3, (MI)

Voce d'opera Strutture interrate

Lavorazione Esecuzione di uno scavo con diaframmi in bentonite


Produttività rilevata Un pannello gettato in opera dimensioni 12.5 x 2.5 x 0.5 (scavo - armatura - getto)


Tempo di Impiego

1) Wire rope crawler crane Link-

Belt LS 108b D E 82 kW 5 h

2) Elettropompa su carrello

2 unità uguali. D E 7.5 kW 5 h

3) De sabbiatore D E 27 kW 5 h

4) Autobetoniera da 10 m3 D E 68 kW 15 min

Tabella 20- Trascrizione dei dati rilevati in situ con la scheda di monitoraggio lavorazione -


Il monitoraggio ha seguito la realizzazione delle paratie in diaframmi realizzati mediante

l’impiego della benna mordente, un utensile di scavo costituito da due pale, adatto per lo scavo

in tutti i tipi di terreno. Le fasi realizzative posso essere identificate come le seguenti:

• Preparazione dell’area; • Realizzazione cordoli guida in c.a.; • Scavo con sostegno di bentonite; • Posizionamento della gabbia di armatura; • Getto del calcestruzzo con recupero della bentonite; • Realizzazione trave di testa.


117

Di seguito verrà riportato un esempio di esecuzione di uno scavo con diaframmi in bentonite,

per introdurre il caso di studio e la sequenza realizzativa, che è stata oggetto di rilievo

fotografico.

Esecuzione di uno scavo con diaframmi in bentonite esempio realizzativo

Analisi della situazione del luogo d'intervento


118

Si inizia l’operazione creando le guide in c.a. per la benna

Per scavare si utilizza una particolare benna mordente


119

Sequenza operativa per eseguire lo scavo

Sezione teorica dello scavo ottenuto


120

Nello scavo, pieno di bentonite, si inserisce l’armatura metallica.

Sostituzione della bentonite con il calcestruzzo

I setti sono incastrati uno con l’altro

Tabella 21 - Esecuzione di uno scavo con diaframmi in bentonite esempio realizzativo -


121

2) Individuazione attrezzature utilizzate:

• Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b. Potenza 82 kW

Figura 13 - Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b -

Figura 14 -Estratto scheda tecnica della Link-Belt LS 108b con le principali caratteristiche operative -


122

• Elettropompa su ruote Potenza installata 7.5 kW.

Le pompe in funzione sono sempre due a servizio della vasca di raccolta dei fanghi

bentonitici. Il periodo di funzionamento si assume continuativo e pari alla durata dell'intera

lavorazione

Figura 15 - Elettropompa su ruote -

Figura 16 - Targhetta identificativa del motore elettrico installato sull'elettropompa -

Dalla targhetta identificativa del motore estraggo potenza e classe di appartenenza IE2 con

relativo rendimento assegnato = 88.7 %


123

• Dissabbiatore per il trattamento di fanghi bentonitici SD 2000 HP Solimec Potenza 27 kW

Figura 17 - Dissabbiatore per il trattamento di fanghi bentonitici SD 2000 HP SOLIMEC -



Figura 18- Autobetoniera CIFA RY 1100 -

Per l'identificazione dell'autobetoniera sono stati utilizzati i dati in nostro possesso riferiti al

caso 1 in quanto il mezzo è del tutto simile a quello utilizzato per il getto del solaio,

considerando anche che la quantità gettata e di conseguenza la durata dell'operazione di getto è

di piccola entità, possiamo assumere per semplificazione i dati di consumo già analizzati in

precedenza.


124

Estratto scheda tecnica autobetoniera CIFA RY 1100

Figura 19- Estratto scheda tecnica autobetoniera indicante la potenza della presa di forza in kW -


L'operazione si svolge con la sequenza indicata nel caso di esempio. Il monitoraggio è avvenuto

soltanto per le operazioni di scavo , posizionamento armatura e getto del setto.

Rilievo fotografico della sequenza operativa Descrizione sequenza operativa

• La benna mordente viene calata tra i

cordolo guida per eseguire lo scavo,

notare la vicinanza del mezzo con il

muro di confine del cantiere. Questa

vicinanza ha determinato l'utilizzo

di questa macchina a fune a fronte

di una macchina idraulica con una

produttività doppia e già presente in

sito.


125

• Una volta completato lo scavo, che

in questo caso ha una profondità di

12,5m, viene posizionata l'armatura

del setto mediante la stessa

macchina impiegata per lo scavo.

L'armatura è composta da due

segmenti che vengono giuntati in

opera.

• Getto del CLS e aspirazione

del fango bentonitico con

l'elettropompa. L'altra elettropompa

è ha servizio delle vasche di

accumulazione dei fanghi e rimane

operativa per tutta la lavorazione

Tabella 22 - Rilievo fotografico e descrizione della sequenza operativa per la realizzazione delle paratie

eseguite con attrezzatura a fune libera-


126

Si analizza ora nello specifico la sequenza operativa. Dalla scheda di monitoraggio abbiamo i

seguenti dati rilevati:


• Tempo medio per svuotare una betoniera = 7.5 min

• Regime di rotazione medio del motore dell'autobetoniera 1000 ÷ 1200 giri/minuto


• Setto realizzato dimensioni 12.5 x 2.5 x 0.5 metri

• Tempo totale di utilizzo della Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b = 5h

• Tempo totale di utilizzo delle 2 pompe = 5h

• Tempo totale di utilizzo del dissabbiatore per il trattamento di fanghi bentonitici SD

2000 HP SOLIMEC = 4h


• ELETTRICO : derivante dall'utilizzo continuativo delle due elettropompe e de

dissabbiatore .

Per determinare l'assorbimento di energia elettrica possiamo fare affidamento solo sullo

strumento previsionale in quanto non è stato possibile effettuare la lettura del contatore

dell'energia elettrica.

Per determinare il consumo delle pompe si utilizza il metodo predittivo.

Nella tabella delle attrezzature si inseriscono i seguenti parametri:



• Rendimento del motore � = 88.7 %


Potenza (kW) L.F. (%) � (%) Assorbimento unitario (kWh) CO2 Emessa (kg/h)

7,5 75 88,7 6.34 3.36

Tabella 23 -Tabella riassuntiva dell'assorbimento energetico ed emissioni di CO2 per l'elettropompa -


127

Per determinare l'assorbimento dell'elettropompa riferito alla lavorazione andiamo a sostituire il

tempo unitario di utilizzo di 1h con quello effettivo di 5 ore come risulta della scheda di

monitoraggio e moltiplicando per due unità.

7��89!�%�$� �$!�"$� � 7,5 *��+ � 75100 *B. �. + � 100

88,7 C1 E � 5*�+ � 31,7 � 2 . 0O *��+

Per determinare il consumo del dissabbiatore si utilizza il metodo predittivo.


• Potenza = 27 kW


• Rendimento del motore � = 91.2 % (valore tabellato e non rilevato direttamente da

targhetta)



27 75 91,2 22,20 11,77

Tabella 24 -Tabella riassuntiva dell'assorbimento energetico ed emissioni di CO2 per il dissabbiatore -

Per determinare l'assorbimento del dissabbiatore riferito alla lavorazione andiamo a sostituire il


monitoraggio.

7��89!�%�$� �$!�"$� � 27 *��+ � 75100 *B. �. + � 100

91,2 C1�

E � 5 *�+ � JJJ *��+

• GASOLIO : derivante per la quasi totalità dall'utilizzo dell'attrezzatura per la realizzazione

delle paratie Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b. Le due autobetoniere hanno

stazionato in cantiere per le lavorazioni per un tempo totale di 15 minuti e rifacendoci ai

dati del casi 1 affermiamo:

�� ! �"��#!� %##% "�$�9%$��!%8% � 8.84*# �⁄ + � 0.25*�+ . L. / 12342


128

Per determinare il consumo dell'attrezzature Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b

utilizziamo il report interno sui consumi di gasolio dell'impresa esecutrice.






(l/h)

Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b

82 5 50 10

Tabella 25- Report interno sui consumi di gasolio basato su dati di esperienza storicizzati dell'impresa -

Nel caso oggetto del monitoraggio la durata della lavorazione è a 5 ore

�� ! �"��#!� %##" �"::�!�" " P��% #!9%8" QG 1089 � 10*# �⁄ + � 5*�+ � /R 12342

5) Conclusioni:





Elettropompe 64 kWh 40 13

Dissabbiatore 111 kWh 59 22

Autobetoniere 2.5 litri 6.5 10

Wire rope crawler crane Link-Belt

LS 108b 50 litri 130 75

TOT - 238 115

Tabella 26 Tabella riassuntiva consumo energetico della lavorazione -





129

Confronto tra acquisizione dati di esperienza storicizzati e metodo predittivo

• GASOLIO : Confrontiamo i consumi stimati con lo strumento previsionale “Tabella


reali “Report interno sui consumi di gasolio delle attrezzature di cantiere”.

Proviamo ora a confrontare il consumo reale riportato nel report interno sui consumi di gasolio

delle attrezzature di cantiere con quello stimato utilizzando la tabella predittiva riferita

all'attrezzatura .

Nella tabella delle attrezzature inserisco i seguenti parametri:

• Potenza = 82 kW

• Consumo specifico = 260 g/kW*h (standard per tutte le attrezzature diesel)

• Load Factor Basso = 50%



Tabella 27 -Tabella per la determinazione del fattore di carico




condizioni di scavo (coerenza del terreno, presenza di massi di grosse dimensioni nel sottosuolo,

ecc.). Nel caso specifico da colloqui avuti con l'operatore è stato scelto un fattore di carico basso

pari al 50% legato alle condizione di scavo non particolarmente gravose per l'attrezzatura.

Ottengo:



82 260 50 10.66 27.72

Tabella 28 - Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per la Link-Belt LS 108b -


130

Per determinare il consumo totale di gasolio si moltiplica il consumo orario per le la durata della

lavorazione assunta pari a 5 ore.

�� ! �"��#!� $�$"#% � 10,66*# �⁄ + � 5*�+ � 53.3 . /M 12342

Confronto tra consumo di gasolio reale e quello stimato con la tabella predittiva.

Consumo di gasolio per il caso monitorato dell'attrezzatura per la realizzazione di paratie Wire

rope crawler crane Link-Belt LS 108b Potenza 82 kW

Reale: derivante dal report interno sui consumi di gasolio 50 litri

Stimato : Con tabella predittiva 53 litri

Scostamento della stima rispetto al reale + 6 %

Tabella 29 - Confronto tra acquisizione dati strumentale e metodo predittivo -


131

Realizzazione pannello di paratia con macchina operatrice idraulica


Si valuterà ora il consumo energetico della medesima lavorazione realizzata con l'impiego di

una tecnologia diversa, che implica l'utilizzo di una macchina operatrice idraulica in

sostituzione della precedente a fune libera. Si riporta direttamente la scheda di monitoraggio

della lavorazione risultato dell'acquisizione dati in situ.

Scheda di monitoraggio lavorazione: 03/04/13 - Via Poggi 3, (MI)

Voce d'opera Strutture interrate

Lavorazione Esecuzione di uno scavo con diaframmi in bentonite


Produttività rilevata Un pannello gettato in opera dimensioni 14 x 2.5 x 0.8 (scavo - armatura - getto)


Tempo di Impiego

1) Attrezzatura idraulica per pali

CASAGRANDE B180HD D E 227 kW 3 h

2) Wire rope crawler crane Link-

Belt LS 108b D E 82 kW 1 h

3) Elettropompa su carrello

2 unità uguali. D E 7.5 kW 3 h

4) De sabbiatore D E 27 kW 3 h

5) Autobetoniera da 10 m3 D E 68 kW 0.3 h

Tabella 30 - Trascrizione dei dati rilevati in situ con la scheda di monitoraggio lavorazione -

1) Per la descrizione della lavorazione fa fede quanto scritto per il caso precedente.


132

2) Individuazione delle attrezzature utilizzate:

Le attrezzature che nella scheda di rilievo della lavorazione sono identificate dal punto 2 al

punto 5 sono già state introdotte per il caso precedente di conseguenza verrà analizzata

l'attrezzatura al punto 1).

• Hydraulic piling rig - CASAGRANDE B180HD Potenza 227 kW -

Figura 20 - CASAGRANDE B180HD -


133


Rilievo fotografico della sequenza operativa Descrizione sequenza operativa

• La benna mordente viene calata tra i

cordolo guida per eseguire lo scavo,

notare come la possibilità di operare

non in adiacenza al muro di confine,

,come accadeva per il caso

precedente, ha determinato l'utilizzo

della macchina idraulica a fronte di

quella a fune libera che ha una

produttività minore, ma che risulta

più versatile in determinate

condizioni ambientali.

• Una volta completato lo scavo, che

in questo caso ha una profondità di

14 m viene posizionata l'armatura

del setto mediante la macchina a

fune libera. L'armatura è composta

da due segmenti che vengono

giuntati in opera

Tabella 31- Rilievo fotografico e descrizione della sequenza operativa per la realizzazione delle paratie

eseguite con attrezzatura idraulica

Le seguenti fasi di getto sono del tutto simili a quelle del caso precedente per si ritengono valide

tutte le considerazioni fatte in merito.


134


• ELETTRICO : derivante dall'utilizzo continuativo delle due elettropompe e de

dissabbiatore .

Per determinare l'assorbimento di energia elettrica possiamo fare affidamento solo sullo

strumento previsionale in quanto non è stato possibile effettuare la lettura del contatore

dell'energia elettrica.

Per determinare il consumo delle pompe si utilizza il metodo predittivo.




• Rendimento del motore � = 88.7 %



7,5 75 88.7 6.34 3.36

Tabella 32 -Tabella riassuntiva dell'assorbimento energetico ed emissioni di CO2 per l'elettropompa -

Per determinare l'assorbimento dell'elettropompa riferito alla lavorazione andiamo a sostituire il

tempo unitario di utilizzo di 1h con quello effettivo di 3 h ore come risulta della scheda di

monitoraggio e moltiplicando per due unità.

7��89!�%�$� �$!�"$� � 7,5 *��+ � 75100 *B. �. + � 100

88,7 C1 E � 3*�+ � 19 � 2 � MI *��+


135

Per determinare il consumo del dissabbiatore si utilizza il metodo predittivo.


• Potenza = 27 kW


• Rendimento del motore � = 91.2 % (valore tabellato e non rilevato direttamente da

targhetta)



27 75 91.2 22.20 11.77

Tabella 33 -Tabella riassuntiva dell'assorbimento energetico ed emissioni di CO2 per il dissabbiatore -

Per determinare l'assorbimento del dissabbiatore riferito alla lavorazione andiamo a sostituire il


monitoraggio.

7��89!�%�$� �$!�"$� � 27 *��+ � 75100 *B. �. + � 100

91,2 C1�

E � 3 *�+ . 0H *��+

• GASOLIO : derivante per la quasi totalità dall'utilizzo dell'attrezzatura per la realizzazione

delle paratie B180HD e dalla Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b impiegata per il

posizionamento della gabbia e del tubo per il getto. Le tre autobetoniere hanno stazionato

in cantiere per le lavorazioni per un tempo totale di 20 minuti e rifacendoci ai dati del casi 1

affermiamo:

�� ! �"��#!� %##% "�$�9%$��!%8% � 8.84*# �⁄ + � 0.3*�+ . M 12342


136

Per determinare il consumo dell'attrezzature Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b

utilizziamo il report interno sui consumi di gasolio dell'impresa esecutrice.






(l/h)

Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b

82 5 50 10

Tabella 34 - Report interno sui consumi di gasolio dell'impresa per la macchina a fune libera LS 108b-

Nel caso oggetto del monitoraggio la durata della lavorazione è pari al tempo di impiego di 1 h

necessario per il posizionamento dell'armatura e del tubo per il getto.

�� ! �"��#!� %##" �"::�!�" " P��% #!9%8" QG 1809 � 10*# �⁄ + � 1*�+ � JR 12342

Per determinare il consumo dell'attrezzature CASAGRANDE B180HD utilizziamo il report

interno sui consumi di gasolio dell'impresa esecutrice.






(l/h) Hydraulic piling rig CASAGRANDE B180HD

227 6 150÷200 25÷35

Tabella 35- Report interno sui consumi di gasolio dell'impresa per la macchina idraulica B180HD -


137

La tabella 34 indica un consumo di gasolio che varia da 25 ai 35 litri / ora. Questa oscillazione

dei consumi riportata nel report è giustificata dal tipo di consistenza del terreno su quale la

macchina va ad effettuare lo scavo. Per il sito preso in considerazione possiamo affermare che la

macchina va ad operare su di un terreno ritenuto duro da parte dell'operatore e quindi

assumiamo il valore massimo di 35 l/h.

�� ! �"��#!� %##" �"::�!�" ! 8"�#!:" S180TU � 35*# �⁄ + � 3*�+ � JR/ 12342

5) Conclusioni:





Elettropompe 38 kWh 20 7

Dissabbiatore 67 kWh 35 15

Autobetoniere 3 litri 9 5

B180HD 105 litri 273 160

Link-Belt LS 108b 10 litri 26 15

TOT - 363 157






138

Confronto tra acquisizione dati di esperienza storicizzati e metodo predittivo

• GASOLIO : Confrontiamo i consumi stimati con lo strumento previsionale “Tabella


reali “Report interno sui consumi di gasolio delle attrezzature di cantiere”.

Proviamo ora a confrontare il consumo reale riportato nel report interno sui consumi di gasolio

delle attrezzature con quello stimato utilizzando la tabella predittiva. Il confronto è

sull'attrezzatura idraulica CASAGRANDE 180HD.

Nella tabella delle attrezzature inserisco i seguenti parametri:

• Potenza = 227 kW

• Consumo specifico = 260 g/kW*h (standard per tutte le attrezzature diesel)




Tabella 37 -Tabella per la determinazione del fattore di carico




condizioni di scavo (coerenza del terreno, presenza di massi di grosse dimensioni nel sottosuolo,

ecc.). Nel caso specifico da colloqui avuti con l'operatore è stato scelto un fattore di carico

medio pari al 70% legato alle condizione di scavo mediamente gravose per l'attrezzatura.

Ottengo:



227 260 70 41.31 108.38

Tabella 38 - Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per Casagrande B180HD -


139



�� ! �"��#!� $�$"#% � 41.31*# �⁄ + � 3*�+ � 123.93 . JLO 12342

Confronto tra consumo di gasolio reale e quello stimato con il metodo predittivo.






Tabella 39 - Confronto tra acquisizione dati strumentale e metodo predittivo -

Il metodo predittivo in questo caso ha restituito una stima superiore al consumo reale, ma un

analisi più attenta ha evidenziato che il parametro del consumo specifico utilizzato (qb) risulta

essere probabilmente superiore a quello reale della macchina. Facendo riferimento al report

interno della General Smontaggi assumiamo un valore qb più veritiero riferito ad un escavatore

- Le macchine idrauliche come quella utilizzata sono realizzate sulla base delle macchine

movimento terra- . Effettuiamo ora la stima con il valore qb assunto pari a 228 (g / kW*h)



227 228 70 36.23 94.2

Tabella 40 - Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per Casagrande B180HD -



�� ! �"��#!� $�$"#% � 36.23*# �⁄ + � 3*�+ � 108.69 . JRV 12342


140

Nuovo confronto tra consumo di gasolio reale e quello stimato con il metodo predittivo






Tabella 41- Nuovo confronto tra acquisizione dati strumentale e metodo predittivo -

Il metodo predittivo in questo caso ha restituito un valore molto vicino al consumo reale. Questo

sta a significare che un metodo di stima più raffinato in grado di utilizzare parametri sempre più

vicini a quelli reali - come il consumo specifico di carburante qb o il fattore di carico L.D. -è in

grado di effettuare stimo molto attendibili anche per le attrezzature diesel.

141

CONCLUSIONI

Negli ultimi anni, sull’onda delle aspettative e della scadenze fissate dalla Comunità Europea,

l’attenzione del settore delle costruzioni per un uso più sostenibile delle risorse si è diretta

principalmente verso l'ottimizzazione e il risparmio energetico legato alla vita dell’edificio,

coinvolgendo in questo processo ogni disciplina progettuale inerente. Nello studio della

sostenibilità degli edifici la valutazione energetica del cantiere, ovvero legata alla fase di

realizzazione dell’opera non è valutata nel suo complesso e ci si ferma ad elencare delle buone

pratiche per una corretta gestione ambientale del sito.

Nel presente elaborato ci si pone come obiettivo la messa a punto di metodi e strumenti atti a

prevedere il consumo energetico del cantiere già nella fase di progettazione, in modo da

orientare le scelte tecnologiche ed operative nell’alveo della sostenibilità cantieristica delle

stesse, riducendo di pari passo la quota parte energetica dei costi della produzione edilizia.

In ambito nazionale, in merito ai consumi delle attrezzature di cantiere, è stata pubblicata una

ricerca del CNR, sviluppata dal gruppo interno IMAMOTER, oggetto di studio durante lo

svolgimento della tesi. Tale studio tuttavia rappresenta un caso isolato e riguarda nello specifico

i consumi standardizzati delle macchine movimento terra in fase operativa, riferiti alla loro

mobilità relativa (ciclo di lavoro) e non a quella assoluta (movimento all'interno del cantiere).

A livello internazionale il California Enviromental Quality Act (CEQA) richiede, al fine di

valutare gli impatti ambientali, il calcolo delle emissioni generate durante la realizzazione del

progetto, per la compilazione dei report EIR (Enviromental Impact Reports), ma non vi è alcun

riferimento all’obbligo di includere esplicitamente le aspettative di consumo di carburante in

fase di progettazione. Questo approccio è molto semplificato rispetto alla reale complessità del

problema e non considera i consumi ed emissioni derivanti dall'utilizzo di attrezzature elettriche.

Inoltre la ricerca ha messo in luce l'inadeguatezza delle schede tecniche di riferimento delle

attrezzature riferite ai dati relativi ai consumi energetici. Pertanto la tesi sostiene l'importanza di

sviluppare un'azione nei confronti dei produttori e delle associazioni di categoria affinché tali

dati siano resi disponibili agli acquirenti, che sono poi gli utilizzatori finali, in modo tale da

poter meglio effettuare valutazioni di tipo predittivo riferite al consumo energetico del

attrezzature e quindi alla sostenibilità generale del cantiere.

CONCLUSIONI

142

Lo studio ha portato quindi alla definizione di un metodo predittivo, basato unicamente su un

approccio teorico, che ha consentito di effettuare una stima dei consumi delle attrezzature

elettriche poi confrontata con il consumo reale restituito dalle letture strumentali. I risultati

ottenuti sono confortanti e dimostrano la funzionalità del metodo predittivo evidenziando una

sostanziale vicinanza dei valori stimati a quelli reali.

Anche per quanto riguarda il consumo di gasolio è stato elaborato un metodo predittivo per

effettuarne una stima, ma è stato possibile attuare il confronto solo con dei report interni

derivanti dell'interviste di esperti del settore. Pertanto in questo ambito sarà necessario puntare

sullo sviluppo della ricerca per l'installazione a bordo macchina di strumenti di monitoraggio dei

consumi. In ogni caso si auspica l'utilizzo sempre più ampio di macchine operatrici con

motorizzazione ibrida, che allo stato attuale della tecnologia, già garantiscono una riduzione dei

consumi di gasolio intorno al 20÷25% per la macchine movimento terra, come indicato in" An

examination on fuel consumption trendes in construction projects" (Autori vari, Energy Policy

50 2012)

Ulteriori sviluppi futuri della ricerca nell' ambito della sostenibilità energetica del cantiere

dovranno necessariamente puntare ad un ampliamento della dotazione strumentale dei siti

campione per il monitoraggio dei loro consumi. Si potrebbe ipotizzare, per la parte di consumo

elettrico, l'utilizzo di contatori dedicati applicati ai quadri elettrici; mentre per il monitoraggio

dei consumo di gasolio l'uso di strumenti scientifico sperimentali già impiegati a fini fiscali per

la contabilizzazione dei consumi delle macchine operatrici. Queste applicazioni potrebbero

essere impiegate in modo tale da rilevare il consumo di attrezzature o gruppi di attrezzature

riferite a lavorazioni specifiche all'interno del processo costruttivo così da costituire un punto di

partenza per effettuare stime sempre più precise sviluppando il metodo predittivo su una base

dati di consumi reali.

L'unione della programmazione operativa dell'intervento con una corretta stima dei consumi

energetici del progetto è un'opportunità per rendere il procedimento più efficiente.

L' individuazione dei centri di consumo del processo costruttivo e l'ottimizzazione degli stessi

consente una migliore gestione economica del progetto in quanto ci permetto di avere un quadro

completo del costo energetico e delle emissione di CO2 per la realizzazione dell'opera. In

conclusione si auspica che la riduzione del costo energetico e delle emissioni di CO2 possa

essere un vincolo contrattuale in grado di orientare le scelte progettuali verso una sostenibilità

dell'opera che abbracci l'intero processo produttivo.

BIBLIOGRAFIA

143

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CATERPILLAR - www.cat.com

CIFA - www.cifa.com

EDIL MAC - www.edilmac.com

EURO TSC -www.eurotsc.com

FINI - www.finicompressors.com

GENERAL SMONTAGGI - www.generalsmontaggi.com

IMER - www.imergroup.com

IVECO - www.iveco.it

MANITOU - www.manitou.com

MASE GENERATORS - www.masegenarators.com

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OFFICINE IORI - www.ioriofficine.com

OMAER - www.omaer.it

OM-STILL - www.om-mh.com

PARISE - www.parise.it

TES CAR - www.tescar.com

WEBER - www.webermt.de

WIKIPEDIA - it.wikipedia

148

INDICE DELLE FIGURE

CAPITOLO 1

Figura 1- Andamento dei consumi per il Carrello elevatore HYUNDAI HDF 30-S -............... 22

Figura 2 - Sequenza operativa del ciclo di scavo - ..................................................................... 23

Figura 3 - Circuito ausiliario per la misura del consumo di carburante - ................................... 23

CAPITOLO 2

Figura 1 - Schema di funzionamento del pistone -..................................................................... 36

Figura 2 - Andamento teorica della potenza effettiva - .............................................................. 40

Figura 3 - Curve - Potenza - Coppia Motrice - Consumo Specifico - al variare di n - .............. 41

Figura 4 - Andamento (qualitativo) delle emissioni di CO in base al rapporto A/C della miscela

..................................................................................................................................................... 46

Figura 5 - Andamento (qualitativo) delle emissioni di HC in base al rapporto A/C della miscela

..................................................................................................................................................... 46

Figura 6 - Andamento (qualitativo) delle emissioni di NOX in base al rapporto A/C della

miscela - ...................................................................................................................................... 47

Figura 7 - Suddivisione delle macchine elettriche - ................................................................... 51

Figura 8 - Motore asincrono a gabbia - ...................................................................................... 52

Figura 9 - Campo magnetico rotante - ....................................................................................... 53

Figura 10 - Targhetta identificativa del motore elettrico - ......................................................... 55

Figura 11 - Macchine a coppia costante:andamento della coppia resistente e della Potenza - .. 57

Figura 12 - Macchine a coppia crescente:andamento della coppia resistente e della Potenza -. 57


..................................................................................................................................................... 58


..................................................................................................................................................... 58

Figura 15 - Estratto scheda tecnica di una gru a torre con le caratteristiche degli azionamenti

principali - ................................................................................................................................... 68

Figura 16 - Andamento della potenza per macchine a coppia resistente costante - ................... 70

Figura 17 - Esempio di calcolo dei tempi di movimentazione tratto da :La movimentazione e i

sollevamenti - Corso Int. di Progettazione Tecnica. e Impianti Prof. - M. Masera ..................... 72

INDICE DELLE FIGURE

149

CAPITOLO 3

Figura 1 - Scansione dello strumento di acquisizione dei dati in situ, riferito ad un caso reale -

..................................................................................................................................................... 72

Figura 2 - Funzionamento del sistema per la contabilizzazione dei consumi delle macchine

operatrici - ................................................................................................................................... 87

Figura 3 - Dispositivo di contabilizzazione - ............................................................................ 88

CAPITOLO 4

Figura 1 - Inquadramento planimetrico cantiere di Via Bollate 57, Novate Milanese (MI) - .... 92

Figura 2 - Contatore dell'energia elettrica con sistema di telegestione .................................... 93

Figura 3 - Gru a torre Potain 185 MD con benna equipaggiata con benna per il getto del CLS - .

..................................................................................................................................................... 95

Figura 4 - Estratto scheda tecnica della Gru a torre indicante la potenza di sollevamento in kW -

..................................................................................................................................................... 95

Figura 5 - Estratto scheda tecnica benna per getto CLS tipo MUTTI 217 indicante il peso a

pieno carico - ............................................................................................................................... 96

Figura 6 - Autobetoniera CIFA RY 1100 - ............................................................................... 96

Figura 7 - Estratto scheda tecnica autobetoniera indicante la potenza della presa di forza in kW

- ................................................................................................................................................... 97

Figura 8 - Pompa autocarrata tipo SERMAC 5z modello SCL 130A ...................................... 106

Figura 9 - Estratto scheda tecnica della pompa autocarrata con le principali caratteristiche

operative - .................................................................................................................................. 107

Figura 10 - Autobetoniera CIFA RY 1100 - ........................................................................... 107

Figura 11- Estratto scheda tecnica autobetoniera indicante la potenza della presa di forza in kW

- ................................................................................................................................................. 108

Figura 12 - Inquadramento planimetrico cantiere di Via Poggi 3 (MI) - ................................. 114

Figura 13 - Wire rope crawler crane Link-Belt LS 108b - ....................................................... 121

Figura 14 - Estratto scheda tecnica della Link-Belt LS 108b con le principali caratteristiche

operative - .................................................................................................................................. 121

Figura 15 - Elettropompa su ruote - ......................................................................................... 122

Figura 16 - Targhetta identificativa del motore elettrico installato sull'elettropompa - ........... 122

Figura 17 - Dissabbiatore per il trattamento di fanghi bentonitici SD 2000 HP SOLIMEC - . 123

Figura 18 - Autobetoniera CIFA RY 1100 - ........................................................................... 123

INDICE DELLE FIGURE

150

Figura 19 - Estratto scheda tecnica autobetoniera indicante la potenza della presa di forza in

kW - ........................................................................................................................................... 124

Figura 20 - CASAGRANDE B180HD - .................................................................................. 132

151

INDICE DELLE TABELLE

CAPITOLO 1

Tabella 1 - Sustainability factors for earth-moving machines - ................................................... 9

Tabella 2 - Example for estimating fuel consumption versus machine application for a wheeled

loader estimated by the manufacturer- ........................................................................................ 10

Tabella 3- Weights, fuel consumption rates, and load factors for diesel and gasoline engines -20

Tabella 4 - Tabella conclusiva dei consumi e relativi risparmi ottenibile con la detrazione

fiscale - ........................................................................................................................................ 21

Tabella 5 - Variazioni di potenza e consumo al variare dei giri motore e del consumo specifico

per il Carrello elevatore HYUNDAI HDF 30-S - ....................................................................... 22

Tabella 6 - Kg fuel / ciclo per macchina , ciclo simulato e scavo effettivo - ............................. 25

CAPITOLO 2

Tabella 1- Elenco delle principali attrezzature presenti nei cantieri edili - ................................ 30

Tabella 2 - Tabella specifica prima parte - ................................................................................. 30

Tabella 3 - Esempio di compilazione per l'escavatore, campi da 1 a 3 - .................................... 31

Tabella 4 - Esempio di compilazione per l'escavatore, campo 4 - ............................................. 32

Tabella 5 - Valori del consumo specifico di carburante qb - ...................................................... 42

Tabella 6 - Valori % della potenza utilizzata in funzione del fattore di carico .......................... 43

Tabella 7 - Scheda riassuntiva calcolo del consumo orario per un escavatore ........................... 44

Tabella 8 - Scheda riassuntiva calcolo del consumo ed emissioni di CO2 oraria per un

escavatore - .................................................................................................................................. 50

Tabella 9 - Tabella fondamentale delle velocità dei motori trifasi a 50 Hz - ............................. 54

Tabella 10 - Fattori di carico ipotizzati per motori elettrici - ..................................................... 59

Tabella 11 - Scheda riassuntiva calcolo dell'assorbimento energetico per una betoniera a

bicchiere - .................................................................................................................................... 60

Tabella 12 - Produzione di CO2 per energia elettrica e calore (CO2 g/kWhel) - ........................ 62

Tabella 13 - Produzione di CO2 per energia elettrica (CO2 g/kWh) anno 2009 - ....................... 62

Tabella 14 - Produzione di CO2 per energia elettrica (CO2 g/kWh) anno 2010 - ....................... 62

Tabella 15 - Scheda riassuntiva per il calcolo dell'assorbimento energetico e delle emissione di

CO2 oraria per una betoniera a bicchiere - ................................................................................. 63

152

Tabella 16 - Rendimento globale medio tabellato per la gru - ................................................... 69

Tabella 17 - Valore del fattore di carico medio tabellato per la gru - ........................................ 70

Tabella 18 - Valore del tasso di saturazione medio tabellato per la gru - .................................. 72

CAPITOLO 3

Tabella 1 - Strumento di acquisizione dati in situ - .................................................................... 75

Tabella 2 - tabella acquisizione dati strumentali per l'energia elettrica - ................................... 82

Tabella 3 - tabella acquisizione dati strumentali per l'energia elettrica riferita ad un caso reale -

..................................................................................................................................................... 82

Tabella 4 - Lettura strumentale (contatore energia elettrica) - ................................................... 82

Tabella 5 - Lettura strumentale (differenza lettura inizio-fine giornata lavorativa) - ................. 83

Tabella 6 - Report interno sui consumi di gasolio delle attrezzature di cantiere - ..................... 85

CAPITOLO 4

Tabella 1 - Trascrizione della lettura strumentale del contatore dell'energia elettrica - ............. 93

Tabella 2 - Trascrizione dei dati rilevati in situ con la scheda di monitoraggio lavorazione - ... 94

Tabella 3 - Rilievo fotografico e descrizione della sequenza operativa per il getto eseguito con

benna - ......................................................................................................................................... 98

Tabella 4 - Lettura strumentale del contatore dell'energia elettrica - ...................................... 100

Tabella 5 - Differenza lettura inizio-fine lavorazione - ............................................................ 100

Tabella 6 - Tabella per la determinazione del fattore di carico - .............................................. 100

Tabella 7 - Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per l'autobetoniera -

................................................................................................................................................... 101

Tabella 8 - Tabella riassuntiva consumo energetico della lavorazione - .................................. 102

Tabella 9 - Tabella riassuntiva dell'assorbimento energetico ed emissioni di CO2 per la gru a

torre - ......................................................................................................................................... 103

Tabella 10 - Confronto tra acquisizione dati strumentale e metodo predittivo per l'assorbimento

elettrico della gru a torre - ......................................................................................................... 104

Tabella 11 - Trascrizione dei dati rilevati in situ con la scheda di monitoraggio lavorazione -105

Tabella 12 - Potenza della presa di forza della pompa autocarrata espressa in kW - ............... 107

Tabella 13 - Rilievo fotografico e descrizione della sequenza operativa per il getto eseguito con

benna - ....................................................................................................................................... 110

Tabella 14 - Tabella per la determinazione del fattore di carico - ............................................ 111

153

Tabella 15 - Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per la pompa

autocarrata - ............................................................................................................................... 111

Tabella 16 - Tabella per la determinazione del fattore di carico - ............................................ 112

Tabella 17 - Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per l'autobetoniera

- ................................................................................................................................................. 113

Tabella 18 - Tabella riassuntiva consumo energetico della lavorazione - ................................ 113

Tabella 19 - Report interno sui consumi di gasolio basato su dati di esperienza storicizzati

dell'impresa - ............................................................................................................................. 115


Tabella 21 - Esecuzione di uno scavo con diaframmi in bentonite esempio realizzativo - ...... 120

Tabella 22 - Rilievo fotografico e descrizione della sequenza operativa per la realizzazione

delle paratie eseguite con attrezzatura a fune libera- ................................................................ 125

Tabella 23 - Tabella riassuntiva dell'assorbimento energetico ed emissioni di CO2 per

l'elettropompa -.......................................................................................................................... 126

Tabella 24 - Tabella riassuntiva dell'assorbimento energetico ed emissioni di CO2 per il

dissabbiatore - ........................................................................................................................... 127

Tabella 25 - Report interno sui consumi di gasolio basato su dati di esperienza storicizzati

dell'impresa - ............................................................................................................................. 128


Tabella 27 - Tabella per la determinazione del fattore di carico .............................................. 129

Tabella 28 - Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per la Link-Belt

LS 108b - ................................................................................................................................... 129

Tabella 29 - Confronto tra acquisizione dati strumentale e metodo predittivo - ...................... 130


Tabella 31- Rilievo fotografico e descrizione della sequenza operativa per la realizzazione delle

paratie eseguite con attrezzatura idraulica................................................................................. 133

Tabella 32 - Tabella riassuntiva dell'assorbimento energetico ed emissioni di CO2 per

l'elettropompa -.......................................................................................................................... 134

Tabella 33 - Tabella riassuntiva dell'assorbimento energetico ed emissioni di CO2 per il

dissabbiatore - ........................................................................................................................... 134

Tabella 34 - Report interno sui consumi di gasolio dell'impresa per la macchina a fune libera

LS 108b - ................................................................................................................................... 135

Tabella 35 - Report interno sui consumi di gasolio dell'impresa per la macchina idraulica

B180HD - .................................................................................................................................. 135


154

Tabella 37 -Tabella per la determinazione del fattore di carico ............................................... 138

Tabella 38 - Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per Casagrande

B180HD - .................................................................................................................................. 138

Tabella 39 - Confronto tra acquisizione dati strumentale e metodo predittivo - ...................... 139

Tabella 40 - Tabella riassuntiva del consumo di gasolio ed emissioni di CO2 per Casagrande

B180HD - .................................................................................................................................. 139

Tabella 41 - Nuovo confronto tra acquisizione dati strumentale e metodo predittivo - ........... 140

SUL CONSUMO ENERGETICO DELLE ATTREZZATURE DI … · Individuazione dei parametri per la...

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