Come si determina la potenza del motore elettrico di un mulino per mangimi?

Il mulino per mangimi, cioè il mulino a martelli, è una delle macchine che consumano più energia in un mangimificio e che sollecitano di più il motore. Orzo, mais, frumento o crusca vengono frantumati dai martelli montati su un rotore in rotazione e, passando attraverso un vaglio, raggiungono la finezza desiderata. Poiché la gamma va dalle piccole macchine aziendali fino ai mulini d'impianto che lavorano tonnellate di prodotto all'ora, la domanda "quanti kW servono per un mulino per mangimi?" non ha un'unica risposta. In questo articolo illustriamo i fattori che determinano la potenza del motore, da chi e come ricavare la potenza, la scelta dei giri e della trasmissione e i dati da indicare nell'ordine.

Fattori che determinano la potenza necessaria

La potenza assorbita da un mulino a martelli dipende meno dal valore riportato in targa e più da ciò che viene immesso quel giorno. Le principali variabili che modificano la potenza necessaria sulla stessa macchina sono:

• Tipo di materia prima: i chicchi duri come mais e orzo richiedono molta più energia rispetto alla crusca o al prodotto già frantumato. I materiali fibrosi come fieno secco o paglia sollecitano invece i martelli in modo diverso.
• Diametro dei fori del vaglio: usando un vaglio a fori piccoli per una macinazione fine, il prodotto resta più a lungo nel mulino e, a parità di capacità, la potenza aumenta sensibilmente. Cambiare il vaglio significa in realtà cambiare il carico sul motore.
• Umidità: il chicco umido non si frantuma facilmente, intasa il vaglio e si accumula attorno al rotore; di conseguenza la corrente aumenta.
• Capacità (velocità di alimentazione): più si apre la coclea o la saracinesca di alimentazione, più il motore viene caricato. Quando il mulino viene alimentato oltre quanto il motore può sostenere, prima calano i giri, poi interviene la protezione.
• Numero di martelli e stato di usura: i martelli con le estremità consumate sfregano il chicco invece di romperlo; per lo stesso lavoro si consuma più potenza e aumenta il calore.
• Durata di funzionamento: una macchina aziendale che lavora un paio d'ore al giorno e un mulino d'impianto che lavora senza sosta per tutto il turno affaticano il motore in modo diverso, anche a parità di potenza.

Per questo fornire una tabella fissa del tipo "tale capacità, tanti kW" sarebbe fuorviante. Il modo corretto per determinare la potenza del motore è seguire la sequenza descritta di seguito.

Chi stabilisce la potenza e come?

Su una macchina nuova la potenza è il valore indicato dal costruttore della macchina. Il costruttore ha progettato diametro del rotore, disposizione dei martelli, superficie del vaglio e capacità obiettivo in funzione di questa potenza; montare un motore più piccolo limita la macchina, montarne uno molto più grande può sollecitare parti meccaniche come rotore, cuscinetti e cinghie oltre i limiti di progetto.

Se si sostituisce il motore di una macchina esistente, l'informazione di riferimento è la targa del vecchio motore: potenza, giri, tensione e grandezza IEC. Se il vecchio motore ha funzionato per anni senza problemi, un motore con gli stessi valori è la scelta più sicura. Se il motore fa intervenire spesso il relè termico o si surriscalda, prima di aumentare la potenza occorre porsi queste domande: il vaglio è stato sostituito con uno più fine? La materia prima è cambiata? I martelli sono usurati? La regolazione dell'alimentazione è cambiata? Le cinghie slittano? La maggior parte di questi problemi si risolve non ingrandendo il motore, ma intervenendo sulla macchina stessa.

Se è davvero necessario passare a un motore più grande, ad esempio perché è previsto un aumento di capacità, la decisione va presa insieme al costruttore della macchina. Solo sul lato macchina si può valutare se rotore, albero e trasmissione a cinghia reggono la nuova potenza.

Cosa dice la misura della corrente?

Il modo pratico per capire quanto sia realmente caricato il motore di un mulino in funzione è misurare le correnti di fase con una pinza amperometrica in condizioni di alimentazione normale. Se la corrente misurata è molto vicina o superiore alla corrente nominale di targa, il motore lavora al limite. Se è nettamente inferiore, il motore lavora tranquillo e la causa del surriscaldamento va cercata altrove. Questa misura basa la decisione di sostituzione su dati anziché su stime.

Giri e trasmissione: giunto diretto o cinghia e puleggia?

Nei mulini a martelli il rotore gira in genere a velocità periferica elevata; per questo in molte macchine un motore a 2 poli (3000 giri/min sincroni) è collegato direttamente al rotore tramite giunto. In questa configurazione i giri del rotore sono uguali a quelli del motore e non è possibile modificarli. In altre macchine un motore a 4 poli aziona il rotore tramite cinghia e puleggia; il rapporto delle pulegge determina i giri del rotore.

• Configurazione con giunto diretto: i giri del motore devono coincidere con quelli richiesti dal costruttore della macchina. Il motore con piedi (B3) viene allineato al rotore su un telaio comune; altezza d'asse e interasse dei piedi si confrontano con quelli del vecchio motore.
• Configurazione a cinghia e puleggia: se cambiano i giri del motore cambiano anche quelli del rotore. Sostituire un motore da 1500 giri/min con uno da 3000 giri/min, senza cambiare le pulegge, porta il rotore a velocità doppia; ciò è pericoloso sia per i martelli sia per i cuscinetti. Non si cambiano i giri senza ricalcolare il rapporto delle pulegge.
• Tensione della cinghia: una cinghia troppo tesa scarica un carico radiale sul cuscinetto anteriore del motore; una cinghia lenta slitta, si scalda e disperde parte della potenza.

Poiché i giri del rotore sono elevati, anche lo squilibrio è importante. Se uno dei martelli è rotto o mancante, la vibrazione che ne deriva si trasmette ai cuscinetti del motore. Se nella sostituzione del motore la vera causa del guasto ai vecchi cuscinetti è uno squilibrio di questo tipo, anche il nuovo motore farà presto la stessa fine.

Avviamento e condizioni elettriche

Il rotore del mulino a martelli è pesante e si comporta come un volano. Per questo anche a vuoto il tempo di avviamento può essere lungo. Se il mulino è stato fermato pieno, all'avviamento il motore deve accelerare sia il rotore sia il prodotto rimasto all'interno.

• Non fermare il mulino senza averlo svuotato e avviarlo a vuoto riduce notevolmente il carico su motore e avviatore.
• Alle potenze medie e grandi sono diffusi l'avviamento stella-triangolo e l'avviatore statico. Poiché nella configurazione a stella la coppia del motore diminuisce, il tempo di commutazione va regolato correttamente affinché il pesante rotore raggiunga giri sufficienti a stella.
• L'alimentazione da convertitore di frequenza consente un avviamento dolce e la regolazione della capacità. La regola generale è illustrata nella domanda sull'uso dell'inverter; il funzionamento prolungato a pieno carico a basso regime e la presenza di cavi lunghi vanno indicati nell'ordine.
• Un avviamento lungo richiede che anche la taratura della protezione del motore sia scelta di conseguenza. Per gli elementi di protezione può consultare l'articolo sulla scelta di relè termico e fusibili.

I mangimifici sono ambienti polverosi. La protezione IP55 protegge da polvere e spruzzi d'acqua; tuttavia, se le alette di raffreddamento e il copriventola si coprono di polvere, il raffreddamento si riduce. Una pulizia regolare è la misura più semplice ed efficace per la durata del motore. Se a causa della densità di polvere l'impianto ha una specifica classificazione di zona, questa informazione va indicata separatamente nell'ordine.

Modelli di esempio

I seguenti modelli con carcassa in ghisa sono esempi delle potenze e dei giri più frequenti nei mulini per mangimi; la potenza corretta per la Sua macchina si determina in base al valore del costruttore e alla targa del motore esistente. Tutti i modelli hanno IP55, classe di isolamento F e alimentazione 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz; su rete a 400 V si collegano a triangolo e sono adatti all'avviamento stella-triangolo.

• 160L-4: 15 kW (20 CV), 4 poli, 1465 giri/min, IEC 160L, 27,3 A a 400 V, coppia nominale 97,8 Nm. Per macchine che azionano il rotore tramite cinghia e puleggia.
• 180M-2: 22 kW (30 CV), 2 poli, 2955 giri/min, IEC 180M, 38,5 A a 400 V, coppia nominale 71,1 Nm. Per mulini che azionano il rotore direttamente tramite giunto.
• 200L1-2: 30 kW (40 CV), 2 poli, 2960 giri/min, IEC 200L, 52,1 A a 400 V, coppia nominale 96,8 Nm.

La carcassa in ghisa si distingue per la struttura rigida nei mangimifici soggetti a vibrazioni e polvere. Informazioni generali sulle altre macchine dei mangimifici sono nella pagina motori per macchine per mangimi, mentre quelle sugli altri impianti di frantumazione e macinazione sono nella pagina motori per molini da farina. Per le quote può consultare i disegni tecnici 2D per grandezza.

Esempio ipotetico: un mulino che fa intervenire spesso il termico

Questa sezione non è un caso reale di un cliente, ma un esempio costruito per mostrare la sequenza decisionale. Supponiamo che in un allevamento il motore da 22 kW a 2 poli di un mulino a martelli con giunto diretto faccia intervenire spesso il relè termico negli ultimi mesi. La prima idea è passare a un motore da 30 kW. Dal controllo emerge però che il vaglio è stato sostituito con uno più fine e che le estremità dei martelli sono usurate. Dopo aver girato e rinnovato i martelli e ridotto leggermente l'alimentazione, la corrente scende sotto il valore di targa. Anche se il vecchio motore si è guastato, la sostituzione corretta è un 180M-2 con gli stessi valori. Se il costruttore della macchina avesse approvato una potenza maggiore per un aumento di capacità, si sarebbe potuto valutare un 200L1-2, insieme al controllo di rotore e albero.

Cosa indicare nell'ordine

Per permetterci di individuare il motore adatto al Suo mulino per mangimi, ci invii insieme i seguenti dati:

• Potenza e giri raccomandati dal costruttore della macchina, oppure la foto della targa del vecchio motore
• Tipo di trasmissione: giunto diretto o cinghia e puleggia; se a puleggia, i diametri delle pulegge
• Forma di montaggio (con piedi, flangiata) e grandezza IEC del vecchio motore
• Tensione di rete e metodo di avviamento
• Materia prima lavorata, durata di funzionamento giornaliera e grado di polverosità dell'ambiente

Può consultare i modelli adatti e i prezzi aggiornati nella pagina acquista motore elettrico. Se deve effettuare una sostituzione, ci invii la foto della targa del motore e definiremo insieme il modello equivalente; per altre domande è a disposizione la pagina contatti.