Carico di avviamento nella scelta del motore elettrico per coclea

La coclea (trasportatore a vite) spinge il materiale sfuso con una spirale che ruota all’interno di un tubo o di una canala. In funzionamento continuo il carico è piuttosto regolare; il momento critico è il riavvio della coclea dopo un arresto a pieno carico. Il materiale compattato nel tubo, che ha assorbito umidità formando grumi o si è assestato diventando più denso, oppone resistenza all’avvio della rotazione della spirale. Per questo, nella scelta del motore per coclea, prima della potenza in servizio continuo occorre capire quale coppia è richiesta al motore all’avviamento e come questa coppia viene trasmessa attraverso il riduttore. Questo articolo esamina i fattori che determinano il carico di avviamento, l’effetto dei metodi di avviamento e le informazioni da raccogliere prima dell’ordine.

Cosa determina il carico di avviamento della coclea?

Far girare una coclea vuota è facile; la difficoltà deriva dal comportamento del materiale. I principali fattori che aumentano il carico di avviamento sono:

• Grado di riempimento: più il tubo della coclea era pieno al momento dell’arresto, maggiore è la massa di materiale davanti alla spirale. Se la bocca di alimentazione è rimasta aperta e il tubo si è riempito completamente, il carico di avviamento aumenta in modo marcato.
• Tipo di materiale: polveri fini come cemento, calce e farina si compattano con la sosta; sabbia umida o argilla formano grumi; cereali e pellet scorrono in modo relativamente libero. La stessa coclea richiede coppie di avviamento molto diverse con materiali diversi.
• Inclinazione: rispetto alla coclea orizzontale, in quella inclinata o verticale il peso del materiale grava maggiormente sulla spirale; aumentano sia il carico di avviamento sia quello di esercizio.
• Tempo di sosta: in una coclea rimasta piena per una notte o un fine settimana il materiale si assesta. Il primo avviamento del mattino è più gravoso di quelli durante la giornata.
• Stato dei supporti intermedi: nelle coclee lunghe, se i supporti intermedi sono usurati o pieni di materiale, il carico di attrito si ripercuote sul motore.

Questi fattori non si deducono dal nome della macchina. Due macchine chiamate "coclea per cemento" possono avere comportamenti all’avviamento completamente diversi a seconda di lunghezza, diametro e inclinazione. La scelta della potenza deve basarsi sul calcolo del produttore della coclea o sulla targhetta del motore esistente.

Differenza tra coppia di spunto e coppia nominale

La coppia nominale riportata in targa è la coppia che il motore può erogare in continuo alla velocità nominale. All’avviamento il motore asincrono può produrre una coppia superiore; questo rapporto dipende dal progetto del motore ed è indicato in catalogo. Nella coclea è importante che la coppia richiesta all’avviamento resti al di sotto della coppia di spunto del motore e che il motore raggiunga abbastanza rapidamente i giri/min nominali. Se il motore resta a lungo a bassa velocità sotto carico, assorbe una corrente elevata e l’avvolgimento si surriscalda rapidamente.

Il riduttore non modifica questo rapporto, lo scala soltanto: all’albero della coclea arriva la coppia moltiplicata per il rapporto di riduzione. Il riduttore è quindi un grande moltiplicatore di coppia, ma non va oltre ciò che il motore può erogare all’avviamento. Può confrontare le coppie nominali dei motori in base a kW e giri/min nella tabella delle coppie.

L’effetto del numero di poli

A parità di potenza, un motore a 6 poli fornisce circa una volta e mezza la coppia nominale di un 4 poli, perché produce la stessa potenza a una velocità più bassa. Poiché però la velocità della coclea è determinata insieme al rapporto del riduttore, se cambia il numero di poli deve cambiare anche il rapporto di riduzione. Se si sostituisce il motore di una coclea esistente, mantenere il numero di poli è la soluzione più sicura.

Come influisce il metodo di avviamento?

Il secondo fattore decisivo per l’avviamento senza problemi del motore della coclea è il metodo di avviamento.

Se con l’inverter servano ventilazione esterna e filtro è riassunto nella domanda sull’uso con inverter; queste condizioni vanno indicate nell’ordine. Se il quadro esistente è a stella-triangolo, la tensione di targa del nuovo motore deve essere adatta: in HEM Motor i modelli da 4 kW in su hanno targa 400/690 V (Δ/Y) e funzionano a triangolo sulla rete a 400 V.

Misure di esercizio che riducono la difficoltà di avviamento

Scegliere un motore più grande non è l’unica soluzione al problema dell’avviamento, né la più efficace. Nella maggior parte dei casi sono le misure lato esercizio ad alleggerire il motore:

• Prima dell’arresto si interrompe l’alimentazione e si lascia girare la coclea per un breve tempo per svuotarla. Una coclea ferma vuota o poco piena si avvia facilmente.
• Se all’uscita del silo o della tramoggia c’è una saracinesca, la si chiude a coclea ferma; in questo modo il tubo non resta sotto pressione dall’alto.
• Con materiali igroscopici si controllano coperchi e guarnizioni del tubo; l’ingresso di acqua o vapore dall’esterno aumenta la formazione di grumi.
• Supporti intermedi e gioco tra spirale e tubo vanno controllati regolarmente; una spirale usurata fa refluire il materiale e aumenta il carico.
• La protezione termica si tara sulla corrente di targa del motore. Alzare la taratura nasconde il problema e accorcia la vita del motore.

Modelli di esempio

I modelli seguenti sono scelti nel campo di potenze frequente negli azionamenti per coclee e nella serie con carcassa in ghisa adatta ad ambienti polverosi. Tutti hanno grado di protezione IP55, classe di isolamento F e alimentazione 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz. La scelta di potenza e numero di poli va fatta con i dati della coclea specifica.

• 132S-4 in ghisa: 5,5 kW, 4 poli, 1460 giri/min, IEC 132S, corrente nominale 10,7 A, coppia nominale 36 Nm. Classe di potenza tipica delle coclee orizzontali di lunghezza corta e media.
• 160L-6 in ghisa: 11 kW, 6 poli, 970 giri/min, IEC 160L, corrente nominale 22,0 A, coppia nominale 108,3 Nm. Per configurazioni con riduttore progettate per una bassa velocità in ingresso.
• 180M-4 in ghisa: 18,5 kW, 4 poli, 1470 giri/min, IEC 180M, corrente nominale 33,5 A, coppia nominale 120,2 Nm. Per coclee lunghe o inclinate che trasportano materiale denso.

Altre informazioni sulle attrezzature di trasporto sono nella pagina motori elettrici per sistemi di trasporto. La forma costruttiva (B3 con piedi, B5 con flangia o entrambe, B35) è offerta in base alla grandezza; la quota della flangia di ingresso del riduttore viene confermata in fase d’ordine.

Esempio ipotetico: coclea che fa scattare il termico all’avviamento del mattino

Il caso seguente è un esempio costruito a scopo esplicativo. In un mulino una coclea inclinata funziona senza problemi durante la giornata; dopo essere rimasta piena per il fine settimana, però, il lunedì mattina non riesce a girare con l’avviamento stella-triangolo e fa scattare il relè termico. Sulla targhetta del motore si leggono 5,5 kW, 4 poli, grandezza 132S.

• Il primo passo è individuare l’origine del carico di avviamento: si verifica se la coclea viene svuotata prima dell’arresto e se la saracinesca del silo è rimasta aperta.
• Se la coclea viene fermata dopo lo svuotamento e il problema persiste, si esaminano supporti intermedi e gioco della spirale.
• Se l’organizzazione dell’esercizio non può cambiare, si valuta al posto dello stella-triangolo un metodo di avviamento che offra una coppia di spunto maggiore; solo dopo si parla di sostituire il motore.
• Se il motore stesso è guasto, si monta un modello di pari potenza, numero di poli e grandezza, ad esempio il 132S-4 in ghisa, dopo aver verificato la flangia del riduttore.

Informazioni da inviare per l’ordine

• Foto della targhetta del motore esistente (potenza, giri/min, tensione, codice grandezza)
• Lunghezza, diametro e inclinazione della coclea e materiale trasportato
• Se la coclea si avvia a pieno carico e numero di avviamenti giornalieri
• Tipo e rapporto del riduttore e tipo di collegamento al motore (con flangia, con giunto, a cinghia)
• Metodo di avviamento e tensione di rete
• Ambiente: polvere, umidità, area all’aperto

Per vedere i modelli adatti alla Sua coclea e i prezzi aggiornati visiti la pagina acquista motori elettrici. In caso di sostituzione, ci invii la foto della targhetta del motore; per valutare insieme le condizioni di avviamento, ci contatti.