Humidité et conditions de montage pour le moteur électrique de ventilateur d'une tour de refroidissement

Une tour de refroidissement est un échangeur de chaleur qui refroidit l'eau de process ou l'eau de condenseur de climatisation en la mettant en contact avec l'air. Le ventilateur placé au sommet ou sur le côté de la tour rejette en permanence de l'air chaud et humide. C'est pourquoi le moteur électrique qui entraîne le ventilateur de la tour travaille dans l'un des environnements les plus humides de l'industrie : projections de gouttelettes, condensation, plein air, soleil et gel peuvent se succéder au cours de la vie d'un même moteur. Dans cet article, nous expliquons clairement à quoi il faut veiller en matière d'humidité et de montage lors du choix et du remplacement d'un moteur de ventilateur de tour de refroidissement, et ce qu'un moteur standard couvre ou ne couvre pas.

Dispositions d'entraînement du ventilateur : où se trouve le moteur ?

Sur les tours de refroidissement, la liaison entre ventilateur et moteur se fait de plusieurs manières. La quantité d'humidité à laquelle le moteur sera exposé dépend largement de cette disposition.

• Entraînement par réducteur (avec arbre de transmission) : Sur les grandes tours, le ventilateur est relié à un renvoi d'angle à rotation lente. Le moteur se trouve généralement hors de la cheminée du ventilateur et transmet la puissance au réducteur par un long arbre de transmission. Le but de cette disposition est d'éloigner le moteur du flux d'air humide.
• Entraînement par courroie et poulies : Sur les tours de taille moyenne, le moteur est relié à l'arbre du ventilateur par courroie. Il est placé sur une plateforme à côté de l'enveloppe de la tour ou près de la zone d'entrée d'air ; selon sa position, il peut être directement exposé aux projections d'eau.
• Entraînement direct : Sur les petites tours et les tours compactes, l'hélice du ventilateur est montée directement sur l'arbre du moteur. Le moteur fonctionne le plus souvent en position verticale, juste sous le ventilateur ou au-dessus, et dans le flux d'air humide.

Si le moteur se trouve dans le flux d'air, il est refroidi en permanence par de l'air humide et le risque de condensation est maximal. S'il est hors du flux, il n'est exposé qu'aux conditions extérieures. Avant le remplacement, notez dans laquelle de ces trois dispositions se trouve le moteur.

Que couvre l'IP55, et que ne couvre-t-il pas ?

Tous nos modèles en vente sont IP55. Savoir exactement ce que signifie cet indice évite de fausses attentes sur une tour de refroidissement.

• Premier chiffre (5) : Protégé contre la poussière. La pénétration de poussière n'est pas totalement empêchée, mais elle n'entre pas en quantité suffisante pour perturber le fonctionnement du moteur.
• Second chiffre (5) : Protégé contre les jets d'eau à basse pression venant de toutes les directions. La pluie, les gouttelettes projetées et un bref arrosage au tuyau entrent dans ce cadre.

Les situations que l'IP55 ne couvre pas sont tout aussi claires :

• Le fonctionnement continu du moteur dans le rideau d'eau, dans l'eau qui s'échappe des séparateurs de gouttelettes ou dans une vapeur d'eau dense.
• L'eau de condensation qui s'accumule dans la carcasse. L'indice IP définit la protection contre l'eau venant de l'extérieur ; il n'empêche pas l'air à l'intérieur du moteur de se refroidir et de se condenser.
• L'immersion du moteur dans l'eau ou le lavage à haute pression.
• L'effet de la vapeur d'eau traitée chimiquement, d'une ambiance saline ou d'une atmosphère agressive sur la peinture et les surfaces métalliques.

C'est pourquoi l'IP55 est un point de départ suffisant pour de nombreux emplacements sur la tour ; mais si le moteur se trouve directement dans le flux d'air humide ou est exposé à des projections permanentes, il peut ne pas suffire à lui seul. Les besoins supplémentaires, comme un trou de purge des condensats, une résistance de réchauffage à l'arrêt, une protection de surface renforcée ou un indice de protection supérieur, sont précisés à la commande et leur faisabilité est évaluée ensemble. Ils ne doivent pas être considérés comme faisant partie du modèle standard.

La condensation : le risque silencieux du moteur de tour

Les ventilateurs de tour fonctionnent souvent par intermittence : quand la température de l'eau baisse, le ventilateur s'arrête, et quand elle monte, il redémarre. Le moteur chauffe en marche et refroidit à l'arrêt. L'air humide contenu dans la carcasse qui refroidit se condense, et des gouttelettes d'eau se déposent sur le bobinage, les roulements et la boîte à bornes. Ce cycle peut faire baisser la résistance d'isolement en quelques semaines.

Pratiques qui réduisent la condensation

• Prévoyez la position du moteur de sorte que l'eau de condensation puisse se rassembler au point le plus bas. En montage vertical, le flasque qui recevra la purge doit être discuté à la commande.
• Après de longs arrêts, notamment après l'hiver, mesurez la résistance d'isolement du bobinage avant le premier démarrage.
• Contrôlez à chaque entretien le joint du couvercle de la boîte à bornes et le presse-étoupe ; orientez l'entrée de câble vers le bas afin que l'eau ne coule pas le long du câble jusque dans la boîte.
• Si le ventilateur doit rester longtemps à l'arrêt en hiver, évaluez s'il faut une mesure pour garder le moteur au sec et indiquez ce besoin à la commande.

Forme de montage : dispositions horizontales et verticales

Sur les tours à réducteur et à courroie, le moteur est généralement horizontal et à pattes (B3) ; en disposition à courroie, il repose sur une glissière, et en disposition à réducteur, il est relié à l'arbre de transmission par un accouplement. Sur les tours compactes à entraînement direct, en revanche, le moteur fonctionne en position verticale : si l'hélice est au-dessus du moteur, l'arbre est tourné vers le haut ; si elle est en dessous, vers le bas.

Les formes de montage sont proposées selon la carcasse : les options B3, B5, B14, B34, B35 et verticales V1/V3/V5/V6/V15 existent ; la taille de bride est confirmée à la commande. En fonctionnement vertical, deux points sont particulièrement importants :

• Charge axiale : Le poids de l'hélice et la poussée qu'elle produit exercent une charge axiale sur les roulements du moteur. Le poids de l'hélice et le sens de la poussée du ventilateur doivent être indiqués à la commande.
• Eau en disposition arbre vers le haut : Sur un moteur vertical arbre vers le haut, l'eau de pluie et de ruissellement peut s'accumuler autour de l'arbre vers le flasque avant. Dans cette disposition, la protection supérieure et l'étanchéité de l'arbre sont traitées séparément.

Pour les dimensions et les options de bride, vous pouvez consulter les plans techniques et la question sur les formes de montage.

Vitesse, démarrage et variateur de fréquence

Les ventilateurs de tour sont des hélices de grand diamètre à rotation lente. En disposition à réducteur, la vitesse du moteur est choisie selon le rapport du réducteur ; le nombre de pôles doit donc rester identique à celui de l'ancien moteur, faute de quoi la vitesse en bout de pale change et l'équilibre du ventilateur peut être perturbé. La même règle s'applique aux tours compactes à entraînement direct.

Les grandes hélices ont une forte inertie et le démarrage est long. De plus, par temps venteux, une hélice à l'arrêt peut se mettre à tourner en sens inverse ; si le moteur est mis sous tension dans cette situation, il doit d'abord arrêter l'hélice puis l'accélérer, ce qui alourdit encore le démarrage. On en tient compte lors du choix du mode de démarrage.

De nombreuses tours utilisent un variateur pour adapter la vitesse du ventilateur à la température de l'eau. Nos séries triphasées conviennent à la régulation de vitesse par variateur de fréquence ; pour un fonctionnement prolongé à basse vitesse et à plein couple, une ventilation forcée peut être nécessaire, et si le câble entre variateur et moteur est long, un filtre dv/dt ou sinus est envisagé ; ces conditions sont précisées à la commande. Sur les tours, le variateur se trouve généralement dans le local électrique et le câble vers le moteur peut être long ; cette information doit être communiquée à la commande. Pour plus de détails, consultez la question sur l'utilisation avec variateur.

Modèles d'exemple : pour entraînements de tour à réducteur et à courroie

Les modèles ci-dessous sont des exemples de puissances et de vitesses que l'on peut rencontrer sur des ventilateurs de tour à réducteur ou à courroie. La puissance du ventilateur de votre tour est déterminée par les données du constructeur de la tour et par la plaque du moteur existant.

À la même puissance de 15 kW, le 180L-6 à 6 pôles et le 160L-4 à 4 pôles sont dans des carcasses différentes ; il faut comparer à l'ancien moteur à la fois le nombre de pôles et le code de carcasse du moteur de remplacement. La carcasse en fonte est la construction privilégiée sur les plateformes de tour en plein air et soumises aux vibrations. Les trois modèles sont IP55 avec isolation classe F. Le prix actuel figure sur les pages produit.

Exemple hypothétique : renouvellement du moteur d'une tour à courroie

Le déroulement suivant est hypothétique ; il ne s'agit pas d'une application client réelle. Supposons que, sur une tour de refroidissement à courroie installée sur le toit d'une usine, la résistance d'isolement du moteur soit mesurée faible chaque printemps et que l'on décide finalement de renouveler le moteur. La plaque indique 15 kW et 1465 tr/min.

• Conservez pôles et carcasse : 15 kW et 4 pôles correspondent au modèle de code 160L-4 ; si l'ancien code de carcasse est aussi 160L, la glissière et l'alignement des poulies sont conservés.
• Interrogez la position : Si le moteur est juste devant la persienne d'entrée d'air, il est directement exposé aux projections d'eau. Si possible, on prévoit d'éloigner un peu le moteur ou de le protéger par le haut et sur le côté.
• Signalez la condensation : Le ventilateur restant longtemps à l'arrêt en hiver, le besoin d'une purge des condensats et d'un maintien au sec à l'arrêt est précisé à la commande.
• Vérifiez le câble : L'orientation de la boîte à bornes est discutée pour que l'entrée de câble soit tournée vers le bas, et le presse-étoupe et le joint sont remplacés.
• Notez le variateur : Si le ventilateur fonctionne sur variateur, la longueur du câble entre variateur et moteur est communiquée à la commande.

Conclusion et informations à envoyer avant la commande

Pour un moteur de ventilateur de tour de refroidissement, la question principale est l'environnement de fonctionnement plus que la puissance. L'IP55 offre une bonne base contre les projections et la pluie ; mais si le moteur se trouve en permanence dans le flux d'air humide, subit des cycles de condensation ou fonctionne verticalement arbre vers le haut, des mesures supplémentaires sont nécessaires et il est indispensable de les préciser à la commande. Pour déterminer ensemble le bon modèle, envoyez-nous les informations suivantes :

• Puissance, vitesse et photo de la plaque du moteur existant
• Disposition d'entraînement (réducteur, courroie, direct) et position du moteur par rapport au flux d'air
• Forme de montage (horizontale à pattes, à bride, verticale arbre vers le haut ou vers le bas)
• Tension du réseau, mode de démarrage et, en cas de variateur, la longueur du câble
• Environnement : projections, condensation, arrêts hivernaux, eau traitée chimiquement ou air salin

Consultez les modèles adaptés et les prix actuels sur la page acheter des moteurs électriques. Pour des informations sectorielles, consultez les pages moteurs pour le secteur CVC, moteurs pour ventilateurs et extracteurs, moteurs pour la ventilation et, pour les pompes du circuit de la tour, moteurs pour pompes. Pour demander le bon modèle à partir des données de plaque de votre moteur, envoyez-nous une photo de la plaque ou contactez-nous.