Scelta del motore elettrico per la centralina idraulica di una pressa imballatrice

Le presse imballatrici compattano cartone, carta, film plastico, bottiglie in PET e rottami metallici trasformandoli in balle trasportabili. L'elemento che genera la forza della pressa è il cilindro idraulico; ad alimentarlo è una centralina idraulica composta da serbatoio dell'olio, pompa, blocco valvole e motore elettrico che aziona la pompa. Nella sostituzione del motore o nell'installazione di una nuova centralina spesso si chiede solo la potenza. Nella centralina idraulica, invece, il motore è determinato da pressione e portata della pompa, struttura del ciclo della pressa, modo in cui il motore è collegato alla pompa e senso di rotazione. In questo articolo trattiamo questi temi prendendo come riferimento i modelli in ghisa a 4 poli in vendita presso HEM Motor.

Da dove deriva la potenza del motore in una centralina idraulica?

La potenza richiesta dalla pompa all'albero dipende dal prodotto tra pressione e portata erogate. L'espressione approssimativa usata nella pratica è: potenza idraulica (kW) ≈ pressione (bar) × portata (l/min) / 600. Questo valore è la potenza idraulica all'uscita della pompa; aggiungendo le perdite di pompa e circuito, la potenza richiesta al motore risulta superiore. L'entità delle perdite dipende dal tipo di pompa e dal progetto del circuito; per questo il calcolo va completato con i valori forniti dal costruttore della pompa.

Nelle presse imballatrici il ciclo non consiste in un unico punto fisso. Il cilindro prima avanza rapidamente a vuoto (portata alta, pressione bassa), quando incontra il materiale rallenta e compatta (portata bassa, pressione alta), poi rientra. A sollecitare il motore è la fase con il prodotto pressione × portata più elevato; moltiplicare tra loro la pressione massima e la portata massima può portare a un motore sovradimensionato.

Circuiti a doppia pompa e load sensing

• Doppia pompa (alta-bassa): Nell'avanzamento rapido le due pompe mandano insieme; quando la pressione sale, la pompa grande viene messa a scarico e la compattazione è affidata alla pompa piccola. In questo modo il motore resta in una fascia di potenza simile in entrambe le fasi.
• Pompa a portata variabile: All'aumentare della pressione la pompa riduce automaticamente la portata. La potenza del motore si determina in base al limite di potenza impostato sulla pompa.
• Pompa singola a portata fissa: È il circuito più semplice; il motore deve avere la potenza necessaria a fornire la portata piena alla pressione massima.

Senza sapere di quale circuito si tratti, non è corretto determinare la potenza guardando solo il tonnellaggio della pressa. In una centralina esistente le informazioni più affidabili sono la targa del vecchio motore e la targhetta tipo della pompa.

Perché di solito 1500 giri/min?

La maggior parte delle pompe a ingranaggi e a palette è progettata per un campo di velocità in cui può lavorare senza cavitazione sul lato aspirazione; per questo nelle centraline idrauliche è diffuso il motore a 4 poli, cioè con velocità sincrona di 1500 giri/min. Un motore da 3000 giri/min sembra ricavare dalla stessa pompa una portata doppia, ma può superare la velocità ammessa dalla pompa e generare rumore e usura in aspirazione. Prima di modificare il numero di poli del motore di una centralina esistente, verifichi il limite di velocità del costruttore della pompa.

La velocità nominale di targa è leggermente inferiore a quella sincrona. Ad esempio, nel modello 132M-4 la velocità nominale è 1460 giri/min; nel calcolo della portata della pompa si usa questo valore.

Collegamento della pompa e forma costruttiva

Nelle centraline idrauliche il motore è di solito collegato alla pompa tramite una lanterna (campana) e un giunto elastico. La lanterna si monta da un lato sulla flangia del motore e dall'altro sulla flangia della pompa; il giunto unisce i due alberi. In questa configurazione contano tre compatibilità:

• Flangia motore e lanterna: Si utilizza un motore con flangia (B5) o con piedi e flangia (B35). Le forme costruttive sono offerte in base alla grandezza e la misura della flangia viene verificata in fase d'ordine; la sola sigla "B5" non indica che la lanterna sarà compatibile.
• Albero e mozzo del giunto: Diametro dell'albero e cava per chiavetta variano con la grandezza del motore. Se il mozzo del giunto esistente non si adatta al nuovo albero, serve un nuovo mozzo.
• Montaggio verticale: In alcune centraline il motore è verticale (V1) sopra il serbatoio e la pompa pesca all'interno del serbatoio. Anche le opzioni di montaggio verticale sono offerte in base alla grandezza; indichi la posizione del motore nell'ordine.

Le misure di albero, flangia e piedi si trovano nel catalogo tecnico e prodotti e nei disegni tecnici 2D; quali forme costruttive siano disponibili è riassunto nella domanda sulle forme costruttive.

Senso di rotazione, avviamento e ciclo

La maggior parte delle pompe a ingranaggi è unidirezionale. Una pompa che gira al contrario non manda olio e può danneggiarsi in breve tempo. Nel motore trifase il senso di rotazione si inverte scambiando due fasi di alimentazione. Per questo, prima di collegare il nuovo motore alla pompa, va controllato il senso con una breve prova e confrontato con la freccia sul corpo della pompa.

All'avviamento una pompa a scarico alleggerisce il motore. In molte centraline una valvola di scarico rimanda la pompa al serbatoio finché il motore non raggiunge la velocità di lavoro; in questo caso l'avviamento stella-triangolo funziona senza problemi. I motori con targa 400/690 V si collegano a triangolo sulla rete a 400 V e sono quindi adatti all'avviamento stella-triangolo. Se la pompa deve partire sotto pressione, lo indichi nell'ordine.

Durante il ciclo il motore di solito gira di continuo; mentre la pressa è in attesa, la pompa viene messa a scarico. In alcune centraline invece il motore viene fermato e riavviato a ogni balla. Se il numero di avviamenti all'ora è elevato l'avvolgimento si scalda; questa informazione è importante per una scelta corretta. Se nelle lunghe pause con pompa a scarico sia meglio lasciare il motore acceso o fermarlo, si valuta in base al numero di avviamenti.

Le nostre serie trifase sono adatte al controllo della velocità con inverter; per un funzionamento prolungato a bassa velocità con coppia piena può servire una ventilazione esterna, e se il cavo tra inverter e motore è lungo si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale; queste condizioni vanno indicate nell'ordine.

Modelli di esempio nelle centraline delle presse imballatrici

I modelli in ghisa seguenti sono esempi della fascia di potenza presente nelle centraline idrauliche di presse imballatrici di piccola e media taglia. Il fabbisogno della Sua pressa è determinato dal progetto di pompa e circuito; le righe qui riportate non vanno lette come un elenco di raccomandazioni.

I motori elencati hanno grado di protezione IP55 e classe di isolamento F; l'alimentazione è definita come 400/690 V (Δ/Y) a 50 Hz. 132S e 132M hanno la stessa altezza d'asse ma lunghezze di carcassa diverse; nelle centraline con collegamento a flangia questa differenza di solito non crea problemi, in quelle fissate anche dai piedi si controlla l'interasse dei piedi. Altre informazioni sulle applicazioni idrauliche si trovano nella pagina motori elettrici per pompe idrauliche.

Esempio ipotetico: sostituzione del motore in una pressa imballatrice verticale

Questo esempio è costruito per illustrare la sequenza dei controlli e non è un'applicazione reale. Supponiamo che nella centralina idraulica di una pressa verticale per cartone in un deposito di riciclaggio si sia bruciato l'avvolgimento del motore con targa da 7,5 kW e 1450 giri/min. Il motore è collegato a una pompa a ingranaggi tramite lanterna e giunto.

• Potenza e velocità: La targa indica un motore a 4 poli. Il modello 132M-4 in ghisa ha una velocità nominale di 1460 giri/min; la portata della pompa in pratica non cambia.
• Collegamento: Si annotano il tipo di flangia del vecchio motore e la misura della flangia su cui si monta la lanterna; fornendo questa informazione nell'ordine si verifica la compatibilità della flangia. La compatibilità del mozzo del giunto con il diametro dell'albero si controlla sul catalogo.
• Causa del guasto: Si indaga la causa della bruciatura dell'avvolgimento: un filtro intasato o una valvola di sicurezza starata possono aver mantenuto la pompa costantemente ad alta pressione; il numero di avviamenti all'ora può essere troppo elevato.
• Messa in servizio: Con un breve avviamento senza pompa collegata si controlla il senso di rotazione. Si misura poi la corrente durante la compattazione; se resta costantemente sopra il valore nominale di 14,3 A, si rivedono la taratura della valvola di sicurezza e il circuito.

Informazioni necessarie per l'ordine

• Una foto nitida della targa del motore smontato
• Targhetta tipo della pompa; se noti, pressione di esercizio e portata
• Tipo di collegamento: lanterna e giunto, forma costruttiva (B5, B35, verticale V1) e misura della flangia
• Metodo di avviamento, tensione di rete e numero approssimativo di avviamenti all'ora
• Ambiente in cui si trova la centralina (polvere, esterno, temperatura)

Può vedere i motori adatti alla Sua centralina idraulica, con i relativi prezzi, nella pagina del nostro negozio. Se desidera chiedere l'equivalente in base alla targa del Suo motore, invii la foto tramite la pagina trovare l'equivalente dalla targa del motore; per domande su pompa e circuito ci scriva.