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In una stazione di sollevamento comunale si è bruciato il motore di una pompa ad asse verticale. In emergenza è stato prelevato dal magazzino un motore flangiato orizzontale, montato sopra la pompa con l'albero rivolto verso il basso, e la stazione è ripartita lo stesso giorno. Sei mesi dopo è comparso un ronzio dal cuscinetto inferiore; allo smontaggio c'erano tracce di ruggine intorno all'uscita dell'albero e goccioline d'acqua nel grasso. Potenza, velocità e flangia del motore erano corrette. L'errore era non aver mai chiesto in quale posizione avrebbe lavorato il motore.
Un motore con albero verso il basso sembra un motore orizzontale ruotato di novanta gradi. Dal punto di vista meccanico, però, cambiano la direzione del carico, il percorso dell'acqua e il compito dei cuscinetti. Di seguito illustriamo queste differenze con esempi di campo e riassumiamo cosa va indicato nell'ordine.
V1 e V5: l'albero è rivolto nella stessa direzione, ma il motore è sostenuto in modo diverso
Le posizioni di montaggio sono definite nella IEC 60034-7 con i codici IM. Le due configurazioni di base con albero verso il basso sono:
- V1 (IM 3011): il motore con flangia grande (B5) in posizione verticale, albero verso il basso. Il motore poggia con la flangia sul corpo pompa sottostante o su una lanterna (elemento intermedio) e tutto il suo peso si scarica sui bulloni della flangia. La maggior parte delle pompe centrifughe verticali, delle pompe in linea (inline) e dei miscelatori verticali adotta questa configurazione.
- V5 (IM 1011): il motore con piedi (B3) con albero verso il basso. Il motore è imbullonato con i piedi a una parete o a una mensola verticale. Si trova nelle macchine verticali azionate a cinghia e nei piccoli azionamenti appesi a mensola.
La differenza non riguarda solo il punto di fissaggio. Nel V1 la carcassa è sostenuta dalla flangia e i piedi non ci sono; nel V5 i piedi, pur essendo progettati per appoggiare a terra, sostengono una massa appesa su una superficie laterale. Nelle grandi carcasse la configurazione V5 genera un carico che sollecita a taglio i bulloni dei piedi, per questo molti progettisti oltre una certa grandezza passano alla soluzione flangiata. Le corrispondenti con albero verso l'alto, V3 e V6, sono trattate nell'articolo sul montaggio con albero verso l'alto; la configurazione V18 con flangia piccola e senza piedi nell'articolo IM V18/V19.
Come cambia la gravità il lavoro del cuscinetto?
In un motore orizzontale il peso del rotore grava sui cuscinetti lateralmente, cioè in senso radiale. Quando il motore viene messo in verticale, lo stesso peso tira verso il basso lungo l'asse dell'albero e si scarica come carico assiale sul cuscinetto fisso della disposizione. Nelle carcasse piccole questo carico aggiuntivo spesso non crea problemi; ma con l'aumentare della massa del rotore e della velocità, la capacità assiale del cuscinetto diventa determinante.
La parte davvero delicata è la pompa. La girante di una pompa centrifuga in funzione genera una propria spinta assiale. Alcune pompe verticali hanno un proprio supporto che sostiene questa spinta; in altre la girante è collegata direttamente all'albero motore e la spinta è sostenuta dai cuscinetti del motore. Nel secondo caso occorre verificare il valore di forza assiale ammissibile riportato nel catalogo del motore; questo valore è indicato separatamente per posizione di montaggio e direzione della forza. Se la scheda tecnica del costruttore della pompa riporta il "carico assiale da sostenere a cura del motore", questo valore va riportato tale e quale nell'ordine del motore.
Anche sul fronte delle vibrazioni c'è una differenza: un motore verticale lavora con la stessa solidità della lanterna o della mensola su cui poggia. Una mensola in lamiera sottile può far sembrare vibrante anche un rotore ben equilibrato.
Da dove entra l'acqua nel motore?
Con l'albero verso il basso si creano due punti deboli. Il primo è il copriventola, che si trova in alto; le griglie di aspirazione dell'aria sono rivolte verso il cielo. Le misure da adottare per questo punto all'aperto sono descritte in dettaglio nell'articolo sul tettuccio parapioggia. Il secondo è l'uscita dell'albero, che si trova in basso. Pioggia, acqua di lavaggio o liquido che trafila dalla tenuta della pompa, scorrendo sulla superficie esterna della carcassa, scendono per gravità e si raccolgono intorno all'uscita dell'albero. Se l'anello di tenuta resta sempre bagnato, con il tempo il labbro si usura e l'acqua raggiunge la sede del cuscinetto.
Per questo nei motori con albero verso il basso si valutano insieme il tipo di anello di tenuta, se necessario un anello paraspruzzi aggiuntivo (come un V-ring) e la deviazione verso il pavimento, e non verso il motore, delle perdite dalla tenuta lato pompa. Va considerata anche la condensa: in un locale pompe che si raffredda di notte e si riscalda di giorno, l'acqua può accumularsi all'interno della carcassa. I fori di drenaggio devono trovarsi nel punto più basso del motore in quella posizione; quando si ruota un motore orizzontale, questi fori restano nel punto sbagliato. Nelle serie trifase HEM Motor la resistenza anticondensa è un'opzione richiedibile in fase d'ordine; il grado di protezione standard è IP55, su richiesta IP56 e IP65.
