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Nella scelta del motore per un mulino a sfere la vera difficoltà non è il funzionamento, ma l'avviamento: il carico di sfere e materiale all'interno del tamburo rotante costituisce una grande massa sbilanciata che il motore deve sollevare fin dal primo istante. Il motore deve poter sostenere questo carico per tutto il tempo di avviamento, essere collegato correttamente alla trasmissione a ingranaggi o a cinghia che fa girare il tamburo e il metodo di avviamento deve essere adatto alla partenza sotto carico. Questo articolo si concentra sull'azionamento dei mulini a sfere di piccola e media taglia presenti in cementifici, miniere, impianti ceramici e calcifici.
Come si forma il carico nel mulino a sfere?
Il mulino a sfere è un tamburo orizzontale che contiene sfere d'acciaio e il materiale da macinare. Quando il tamburo gira, le sfere salgono insieme alla parete fino a una certa altezza, poi rotolano e cadono macinando il materiale. Il compito principale del motore è mantenere costantemente sollevata da un lato questa massa di sfere e materiale. Più il mulino è pieno e più il tamburo è grande, più elevata è la coppia necessaria.
Questo carico ha un carattere costante: una volta che il mulino ha raggiunto la velocità, il fabbisogno di potenza non oscilla molto. All'avviamento, però, il motore deve smuovere la massa ferma e costringerla a salire insieme al tamburo. Per questo nel motore del mulino coppia e tempo di avviamento sono importanti quanto la potenza nominale.
Anche la velocità del tamburo è determinante. L'effetto di macinazione delle sfere dipende dalla rotazione del tamburo a una determinata percentuale al di sotto della velocità critica. Questa velocità è stabilita dal costruttore del mulino; la scelta del motore si effettua insieme al rapporto di trasmissione necessario per raggiungerla.
Configurazioni di azionamento: corona dentata, cinghia e azionamento centrale
A seconda delle dimensioni del mulino si utilizzano diverse configurazioni di azionamento. Il modo di scegliere il motore dipende da questa configurazione:
- Corona dentata e pignone: Sulla circonferenza esterna del tamburo è montata una grande corona dentata. Il motore aziona il pignone tramite un riduttore e un giunto, e il pignone aziona la corona. È diffusa nei mulini di media e grande taglia.
- Piccoli mulini con azionamento a cinghia: Nei mulini da laboratorio e di piccola produzione il motore può far girare il tamburo o un contralbero tramite cinghia.
- Azionamento centrale (di testa): Motore e riduttore sono collegati all'asse del tamburo da un'estremità.
- Mulini a rulli: Nei piccoli mulini per ceramica e vernici il tamburo gira su due rulli motori; il motore che aziona i rulli trasmette il carico per attrito.
Nella configurazione a corona dentata il rapporto del riduttore tra motore e pignone riduce la velocità del motore alla velocità del tamburo. In questa configurazione, nella scelta del motore di ricambio, i punti principali da controllare sono il collegamento in ingresso del riduttore, l'allineamento del giunto e la posizione del motore rispetto al riduttore.
Avviamento sotto carico: perché è critico?
Il mulino a sfere parte sempre pieno: le sfere restano all'interno. Ciò significa che il motore deve accelerare contro un'elevata resistenza iniziale. Durante l'avviamento la corrente resta alta e il calore si accumula nell'avvolgimento. Più si allunga il tempo di avviamento, più questo calore aumenta.
Il problema della carica compattata
Se il mulino resta fermo a lungo, soprattutto nella macinazione a umido, materiale e sfere possono compattarsi sul fondo del tamburo formando un'unica massa. All'avviamento questa massa sale insieme al tamburo e a un certo punto si stacca e cade di colpo. Questa caduta provoca un forte urto su tamburo, rivestimenti, ingranaggi e supporti. Nei mulini di grandi dimensioni, per ridurre questo rischio, si utilizza un azionamento di rotazione lenta (inching) separato da quello principale; il mulino viene prima fatto ruotare lentamente con questo dispositivo per smuovere la carica.
L'azionamento di inching è di solito composto da un piccolo motore separato, un riduttore e una frizione o un collegamento a innesto. Anche questo piccolo motore va valutato separatamente in base alla propria targa; in alcune configurazioni si utilizza un motore autofrenante, che non rientra nella serie standard.
Metodo di avviamento
- Avviamento diretto: Fornisce la coppia di spunto più elevata, ma impone un forte urto alla rete e agli organi meccanici. Si trova nei mulini piccoli e quando la rete lo consente.
- Stella-triangolo: Riduce la coppia di spunto; può risultare insufficiente per l'avviamento del mulino pieno e di solito non è preferito.
- Avviatore statico: Riduce corrente e urto; poiché però a tensione ridotta cala anche la coppia, nel mulino pieno va regolato con attenzione.
- Inverter: Può fornire un'elevata coppia di spunto con corrente bassa e consente anche di regolare la velocità del tamburo.
Nei mulini di grandi dimensioni si sono storicamente utilizzati motori ad anelli (a rotore avvolto) con resistenze di avviamento. Questi motori sono diversi dal motore asincrono standard a rotore in corto circuito; se il mulino esistente ha questa configurazione, per questo impiego serve un motore speciale, che può non rientrare nella serie standard del catalogo 2026 di HEM Motor. Ci consulti con i dati di targa e del quadro.
Inverter, raffreddamento e protezione
Se il mulino è azionato da inverter vale la seguente indicazione generale: 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. Con un carico a coppia elevata costante come il mulino, se la velocità deve scendere sensibilmente sotto il valore nominale, questa condizione va indicata espressamente. Il quadro generale sull'argomento si trova nella domanda sull'uso con inverter.
Sul lato protezione, la taratura del termico va scelta in modo da sopportare il lungo tempo di avviamento. I sensori di temperatura PTC o PT100 inseriti nell'avvolgimento possono essere richiesti come opzione d'ordine; questi sensori monitorano direttamente il riscaldamento che la protezione basata sulla corrente potrebbe non rilevare. I dettagli sui dispositivi di protezione sono descritti nel nostro articolo scelta di relè termico e fusibili.
Negli impianti di macinazione la polvere è abbondante; la griglia del copriventola e le alette della carcassa vanno pulite regolarmente. Se la temperatura ambiente è elevata, va indicata nell'ordine.
