Motore elettrico per vagli rotanti a tamburo: rapporto di riduzione e carico all'avviamento

Nel vaglio rotante a tamburo la scelta del motore parte dai giri a cui deve ruotare il tamburo; il rapporto di riduzione si calcola a ritroso da questo valore. I giri del tamburo si mantengono a una certa frazione della velocità critica, che dipende dal diametro del tamburo, mentre il motore raggiunge questi bassi giri tramite un riduttore e spesso una catena o dei rulli di trascinamento. Il secondo fattore determinante è la coppia di spunto necessaria per mettere in rotazione da fermo un tamburo pesante contenente materiale.

In cosa il vaglio a tamburo si distingue dal vaglio vibrante?

Il vaglio rotante a tamburo (trommel) è un cilindro leggermente inclinato, in lamiera forata o rete metallica. Il tamburo ruota lentamente attorno al proprio asse; mentre il materiale rotola all'interno, le particelle fini cadono attraverso i fori e quelle grosse escono dall'estremità del tamburo. È diffuso negli impianti di compostaggio, sabbia e ghiaia, inerti da scavo, riciclaggio e selezione dei rifiuti.

La differenza rispetto al vaglio vibrante è questa: qui non ci sono vibrazioni, il motore si limita a far ruotare il tamburo a giri bassi e costanti. Per questo il motore può essere un normale motore asincrono trifase fissato a un telaio fisso. Il vero tema ingegneristico è la corretta impostazione dei giri e l'avviamento del tamburo pieno.

Giri del tamburo: velocità critica e rapporto di funzionamento

Se il tamburo gira troppo veloce, l'effetto centrifugo fa aderire il materiale alla parete del tamburo, il materiale non rotola e la vagliatura si ferma. Questo limite si chiama velocità critica. Approssimativamente la velocità critica (giri/min) ≈ 42,3 ÷ √D, dove D è il diametro interno del tamburo in metri. I vagli a tamburo lavorano di solito a una certa percentuale della velocità critica; in pratica si vede spesso un valore intorno a un terzo. Il valore effettivo dipende dal materiale e dal progetto del costruttore del vaglio.

Il calcolo che segue è un esempio ipotetico. In un tamburo con diametro interno di 2 m la velocità critica è 42,3 ÷ 1,41 ≈ 30 giri/min. Se il tamburo deve lavorare al 35 per cento della velocità critica, i giri obiettivo sono circa 10,5 giri/min. Per scendere a giri così bassi, invece di un solo riduttore si usano di solito insieme un riduttore e un secondo stadio (pignone per catena o rullo di trascinamento).

Calcolare il rapporto di riduzione

Rapporto di trasmissione totale = giri nominali del motore ÷ giri obiettivo del tamburo. Questo rapporto viene ripartito tra il riduttore e il secondo stadio. Se nel tamburo d'esempio si usa un motore a 4 poli da 1460 giri/min nominali, il rapporto totale è 1460 ÷ 10,5 ≈ 139. Scegliendo un riduttore 1:35 e pignoni per catena 1:4, il rapporto totale è 140 e i giri del tamburo risultano circa 10,4 giri/min.

Se lo stesso tamburo è azionato da un motore a 6 poli da 970 giri/min nominali, il rapporto totale scende a circa 92. In questo caso può bastare un riduttore con rapporto minore. La scelta del numero di poli dipende da aspetti come grandezza del riduttore, collegamento del motore esistente e facilità di reperimento dei ricambi.

Configurazioni di azionamento comuni nel tamburo

• Catena periferica e corona dentata: sull'esterno del tamburo è montata una corona dentata o un pignone per catena, azionato dal pignone all'uscita del riduttore. È una trasmissione positiva, senza slittamento.
• Rulli a frizione: il tamburo poggia su quattro rulli di supporto, in parte motorizzati; la trasmissione avviene per attrito. Su superfici bagnate o oleose può verificarsi slittamento all'avviamento.
• Albero centrale: nei tamburi piccoli il tamburo è calettato su un albero, azionato direttamente dal riduttore.

Carico all'avviamento: mettere in moto il tamburo pieno

Quando il tamburo si ferma, il materiale al suo interno si deposita sul fondo. Al riavvio il motore deve vincere insieme la grande inerzia del tamburo, l'attrito dei rulli di supporto e il carico sbilanciato creato dal sollevamento del materiale all'interno del tamburo. Per questo la coppia di spunto può essere sensibilmente più alta della coppia in servizio continuo. Se il materiale bagnato e appiccicoso forma una crosta nella parte bassa del tamburo, questo carico aumenta ulteriormente.

• Avviamento diretto: il motore fornisce la piena coppia di spunto; catena, pignone e riduttore subiscono però un urto improvviso.
• Stella-triangolo: la coppia di spunto scende a circa un terzo. Con il tamburo pieno il motore può non raggiungere a stella la velocità necessaria; questa soluzione è più adatta se all'avviamento il carico è vuoto.
• Inverter: assicura un avviamento con rampa controllata e permette anche di regolare finemente i giri del tamburo in base al materiale. Le nostre serie trifase sono adatte alla regolazione di velocità con inverter; per il funzionamento prolungato a bassi giri con coppia piena può servire una ventilazione ausiliaria e, se il cavo tra inverter e motore è lungo, si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale; queste condizioni vanno indicate nell'ordine.

Sul piano operativo la misura più efficace è, dopo aver interrotto l'alimentazione del materiale, far girare il tamburo a vuoto per un po' per svuotarlo e poi fermarlo. Così l'avviamento successivo parte leggero. Prima di pensare a un motore più grande va controllato anche se riduttore e catena sopportano l'urto di avviamento; per coppia in uscita e fattore di servizio del riduttore fanno fede i valori del costruttore del riduttore.

Modelli di esempio per vagli a tamburo

Esempi in ghisa per azionamenti su telaio fisso che fanno ruotare il tamburo tramite riduttore. La potenza si decide insieme a dimensioni del tamburo, densità del materiale, capacità e condizioni di avviamento:

• 132M-4 carcassa in ghisa: 7,5 kW, 4 poli, 1460 giri/min, 400/690 V, IEC 132M, coppia nominale 49,1 Nm.
• 160M-4 carcassa in ghisa: 11 kW, 4 poli, 1465 giri/min, 400/690 V, IEC 160M, coppia nominale 71,7 Nm.
• 160L-6 carcassa in ghisa: 11 kW, 6 poli, 970 giri/min, 400/690 V, IEC 160L, coppia nominale 108,3 Nm.

La carcassa in ghisa è preferita nei piazzali di vagliatura con molta polvere e urti; i motori hanno grado di protezione IP55 e classe di isolamento F. Per i motori che lavorano all'aperto va prevista a parte una protezione da pioggia e sole. Consulti i modelli HEM Motor adatti e i prezzi aggiornati nella pagina acquista motore elettrico; informazioni generali sugli azionamenti con riduttore sono nella pagina motori elettrici per riduttori, le opzioni per il cantiere nella pagina motori per il settore minerario.

Conclusione e dati necessari per l'ordine

Nel vaglio a tamburo determini prima i giri obiettivo del tamburo in base al diametro e ai valori del costruttore, poi ripartisca il rapporto totale tra riduttore e secondo stadio. Scelga potenza e metodo di avviamento in base alla condizione di avviamento a pieno carico; tenga conto anche dell'urto di avviamento su riduttore e catena. Per l'ordine servono diametro e giri del tamburo, configurazione dell'azionamento, targa del riduttore, tipo e umidità del materiale, se l'avviamento avviene a pieno carico, targa del motore attuale, metodo di avviamento e condizioni del sito.

Tutti i modelli adatti e i prezzi aggiornati sono nella nostra sezione di vendita online. Ci invii foto della targa, giri e dati di montaggio del motore attuale tramite la pagina di invio della targa e richieda un'offerta per il modello adatto. Per una consulenza con i dati del tamburo può utilizzare la pagina contatti.

Domande frequenti

Aumentare la velocità del motore del vaglio a tamburo aumenta la capacità?

Fino a un certo punto sì; però, quando i giri si avvicinano alla velocità critica, il materiale aderisce alla parete e la vagliatura peggiora. Prima di cambiare i giri consulti i valori del costruttore del vaglio.

Per il vaglio a tamburo conviene un motore a 4 poli o a 6 poli?

Si possono usare entrambi; la differenza sta nel rapporto di trasmissione totale. Se il riduttore esistente è stato scelto per un motore a 4 poli, mantenere lo stesso numero di poli è la soluzione più semplice.

Perché al mattino il tamburo pieno non parte?

Il materiale bagnato può aver formato una crosta sul fondo e il carico può essere rimasto sbilanciato; inoltre l'avviamento stella-triangolo riduce la coppia di spunto. Il primo passo è svuotare il tamburo prima di fermarlo e rivedere il metodo di avviamento.

Il motore del vaglio vibrante e quello del vaglio a tamburo sono la stessa cosa?

No. Nel vaglio a tamburo il motore fa ruotare il tamburo da un telaio fisso e può essere un normale motore asincrono; i motovibratori fissati alla cassa sono invece un gruppo di prodotti distinto.