Scelta del motore elettrico con trasmissione a pulegge per compressori a pistoni

Nei compressori a pistoni il motore è collegato al compressore quasi sempre tramite cinghia e pulegge. Questa configurazione riduce la velocità del motore alla velocità inferiore a cui deve lavorare il compressore e permette di azionare con lo stesso motore gruppi pompanti diversi. La trasmissione a pulegge pone però nella scelta del motore domande che con il giunto non si presentano: come si abbina il rapporto delle pulegge alla velocità del motore, quale carico esercita la tensione della cinghia sulla sporgenza dell'albero, come si protegge il motore di un compressore che si ferma e riparte spesso con il pressostato? In questo articolo affrontiamo queste domande nell'ordine e mostriamo esempi, tra i modelli HEM Motor in vendita, adatti all'azionamento di compressori.

Cosa chiede al motore un compressore a pistoni?

A differenza del compressore a vite, nel compressore a pistoni il carico non è uniforme. A ogni corsa del pistone la resistenza di compressione sale e durante l'aspirazione scende; sull'albero agisce una coppia pulsante. Per questo la puleggia del compressore è spesso progettata come un volano pesante che smorza le pulsazioni. Lato motore le conseguenze sono due. La prima: all'avviamento il motore deve accelerare anche l'inerzia del volano. La seconda: con l'aumentare della pressione nel serbatoio cresce la potenza assorbita dal compressore; anche alla pressione di esercizio massima il motore non deve superare il valore di targa.

La maggior parte dei compressori da officina funziona con pressostato: quando il serbatoio è pieno il motore si ferma, quando la pressione scende riparte. Ciò significa molti avviamenti all'ora. A ogni avviamento il motore assorbe un multiplo della corrente nominale e l'avvolgimento si riscalda. Per questo, nella scelta del motore del compressore, oltre alla potenza vanno chiesti anche il numero di avviamenti all'ora e se il compressore parte a vuoto (scarico). I compressori con valvola di scarico sulla testata non fanno partire il motore contro la pressione del serbatoio; un compressore con la valvola guasta, invece, sforza il motore a ogni avviamento e il problema ricade sul motore.

Rapporto delle pulegge e velocità del motore

La velocità del compressore è il prodotto della velocità nominale del motore per il rapporto tra i diametri delle pulegge. Se la puleggia del compressore ha un diametro tre volte quello della puleggia motore, un motore a 4 poli con velocità nominale di 1460 giri/min fa girare il compressore a circa 487 giri/min. Il costruttore del compressore definisce questo rapporto in base alla velocità ammessa del gruppo pompante e alla portata d'aria richiesta.

Per questo, in caso di sostituzione, occorre mantenere il numero di poli del motore. Se ad esempio al posto di un motore a 2 poli si monta un modello a 4 poli della stessa potenza, a parità di pulegge il compressore gira a circa metà velocità e la portata cala sensibilmente. Il contrario è più rischioso: mettere un motore a 2 poli al posto di una configurazione a 4 poli può portare il gruppo pompante oltre la velocità ammessa. Se si vuole davvero cambiare velocità, va ricalcolato il rapporto delle pulegge e vanno verificati i limiti del costruttore del compressore.

• Annoti la velocità nominale e il numero di poli indicati sulla targhetta del vecchio motore.
• Registri il diametro di entrambe le pulegge e il tipo di cinghia (numero di gole e profilo).
• Trovi la velocità del gruppo pompante indicata sulla targhetta o nel catalogo del compressore; verifichi la scelta di motore e pulegge in base a questo valore.

Sporgenza dell'albero, puleggia e tensione della cinghia

Con il giunto l'albero motore trasmette in gran parte solo coppia. Con la cinghia, invece, la tensione esercita sulla sporgenza dell'albero una forza radiale continua, sostenuta dal cuscinetto anteriore. Più la puleggia è vicina all'estremità dell'albero e più è stretta, minore è il carico sul cuscinetto. Spostare la puleggia verso l'esterno sull'albero o tendere la cinghia più del necessario sono errori comuni che accorciano la vita del cuscinetto.

• Compatibilità del mozzo: il mozzo della puleggia motore deve essere compatibile con il diametro dell'albero e la dimensione della linguetta del nuovo motore. Le quote dell'albero dipendono dalla grandezza; trova i valori nel catalogo tecnico e prodotti e nei disegni tecnici 2D.
• Allineamento: le pulegge di motore e compressore devono trovarsi sullo stesso piano; un disallineamento consuma la cinghia lateralmente e produce rumore.
• Sistema di tensionamento: il motore è per lo più fissato in forma B3 con piedi su una slitta tendicinghia o una base scorrevole. Se la grandezza IEC del nuovo motore è uguale a quella del vecchio, i fori dei piedi sono nella stessa posizione e la slitta esistente può essere riutilizzata.
• Carter di protezione: cinghia e pulegge vanno coperte con una protezione che non ostacoli l'aria di raffreddamento del motore.

Avviamento e collegamento della tensione

Nei piccoli compressori è diffuso l'avviamento diretto; con l'aumentare della potenza si preferisce l'avviamento stella-triangolo per limitare la corrente di spunto. Qui è determinante la tensione di targa del motore. I modelli trifase HEM Motor da 4 kW in su hanno targa 400/690 V (Δ/Y); su rete a 400 V funzionano collegati a triangolo e sono quindi adatti all'avviamento stella-triangolo. I modelli fino a 3 kW hanno invece targa 230/400 V (Δ/Y); su rete a 400 V si collegano a stella e non possono quindi essere avviati a stella-triangolo. Se il Suo quadro è stella-triangolo, scelga il motore in base a questa distinzione.

Nel compressore con pressostato, l'interruttore salvamotore o il relè termico vanno tarati sulla corrente di targa del motore. Abbiamo spiegato in dettaglio in quali guasti intervengono gli organi di protezione nel nostro articolo sulla protezione del motore. La sala compressori è in genere calda e con vapori d'olio; si assicuri che la ventola del motore possa aspirare aria pulita. La protezione IP55 protegge da polvere e spruzzi d'acqua, ma non risolve il surriscaldamento del motore in un locale poco ventilato e troppo caldo.

Modelli di esempio

I modelli seguenti sono scelti nella fascia di potenza frequente negli azionamenti di compressori. Sono tutti a 4 poli (1500 giri/min sincroni), con grado di protezione IP55 e classe di isolamento F. La potenza effettivamente richiesta dal compressore va decisa considerando insieme il valore del costruttore del compressore e la targhetta del motore esistente.

La carcassa in alluminio è un'opzione facile da trasportare e montare sul telaio del compressore; nei siti con vibrazioni e urti intensi la carcassa in ghisa è un'alternativa più rigida. Le informazioni generali sulle applicazioni per compressori sono nella nostra pagina motori per compressori.

Un esempio ipotetico di sostituzione

Il procedimento seguente non è un'applicazione reale di un cliente, ma un esempio a scopo illustrativo. Supponiamo che in un'officina si sia bruciato il motore di un compressore a pistoni bistadio. In targa si leggono 5,5 kW, circa 1450 giri/min, 400/690 V e grandezza 132S; la puleggia del compressore è nettamente più grande di quella motore.

• Poiché potenza, numero di poli e grandezza restano invariati, il modello candidato è il 5,5 kW 132S-4; la velocità nominale è di 1460 giri/min e, senza cambiare il rapporto delle pulegge, la velocità del compressore resta in pratica la stessa.
• Se il vecchio motore faceva scattare spesso il termico, si cerca prima la causa: valvola di scarico, valvola di ritegno che perde, cinghia troppo tesa o sala compressori poco ventilata. Passare a un motore più grande senza eliminare il problema nasconde la causa principale.
• Se nel quadro c'è un avviatore stella-triangolo, il modello con targa 400/690 V è direttamente compatibile.
• Se la vecchia puleggia è adatta al diametro e alla linguetta del nuovo albero viene riutilizzata; altrimenti si prepara una nuova puleggia con mozzo, stesso diametro e stesso profilo delle gole.

Informazioni da inviare per l'ordine

Per definire correttamente al primo colpo il motore del compressore, ci comunichi insieme queste informazioni:

• Foto della targhetta del motore attuale (potenza, velocità, tensione, grandezza)
• Tipo di compressore e pressione di esercizio, se funziona con pressostato o in continuo
• Diametri delle pulegge, profilo della cinghia e forma costruttiva (di norma B3 con piedi)
• Tensione di rete e metodo di avviamento (diretto, stella-triangolo, inverter)
• Condizioni ambientali della sala compressori (temperatura, polvere, vapori d'olio)

Può consultare i modelli adatti e i prezzi aggiornati nella pagina acquista motori elettrici. Se ha la targhetta del vecchio motore, ci invii la foto della targhetta e definiremo insieme il modello adatto alla Sua trasmissione a pulegge; per altre domande può usare la nostra pagina contatti.