Motore elettrico per frantoio ad asse verticale (VSI)

Il frantoio ad asse verticale (VSI) versa la pietra al centro di un rotore posto in cima a un albero verticale e scaglia il materiale contro il letto di pietra circostante o contro incudini d'acciaio, producendo sabbia e aggregati fini di forma cubica. La frantumazione avviene per impatto della pietra contro la pietra o contro l'incudine; per questo tutta la potenza di frantumazione della macchina deriva dalla rotazione del rotore. Per la sua posizione nella linea di frantumazione e i rapporti con le altre macchine può consultare la pagina motori elettrici per frantoi e impianti di frantumazione; questa pagina descrive le condizioni del motore trifase che aziona il rotore del VSI.

VSI con letto di pietra e con incudini: che differenza c'è per il motore?

Nella configurazione con letto di pietra (rock-on-rock), all'interno del rotore e attorno alla camera di frantumazione si accumula un letto formato dallo stesso materiale; la pietra lanciata urta contro questo letto. L'usura è ridotta e la forma dei grani è buona, ma una parte della pietra compie più giri e l'efficienza di frantumazione è relativamente bassa. Nella configurazione con incudini (rock-on-anvil), invece, la pietra colpisce direttamente le incudini d'acciaio; a parità di energia si ottiene una frantumazione maggiore, ma le incudini si consumano rapidamente.

Dal punto di vista del motore la differenza sta nella stabilità del carico. Con il letto di pietra la corrente oscilla nei primi minuti, finché il letto non si forma, poi si stabilizza. Con le incudini il carico dipende più direttamente dalla portata di alimentazione. In entrambe le configurazioni la velocità del materiale in uscita dal rotore è direttamente proporzionale ai giri; gli impianti regolano la finezza della sabbia per lo più con la velocità del rotore.

Velocità periferica e regolazione dei giri

Nel VSI la variabile che determina il prodotto è la velocità periferica del rotore. Poiché il diametro del rotore è fisso, questa velocità cambia solo con i giri. Con la regolazione tramite rapporto delle pulegge il motore è scelto di solito a 4 poli e i giri del rotore si ottengono dal rapporto tra i diametri delle pulegge; quando si desidera una frazione di sabbia diversa si sostituisce il gruppo pulegge.

Negli impianti in cui il prodotto cambia spesso, il convertitore di frequenza svolge questo compito senza smontare le pulegge. Le nostre serie trifase sono adatte al funzionamento con azionamento elettronico. Nel VSI, riducendo i giri diminuisce anche la coppia richiesta dal rotore, quindi a bassa velocità il problema del raffreddamento è generalmente limitato; tuttavia, se si lavorerà a lungo molto al di sotto della velocità nominale con coppia piena, può servire una ventilazione esterna. Con cavi motore lunghi si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale. Indichi queste condizioni nell'ordine; i dettagli sono nella pagina motori elettrici compatibili con inverter.

Un motore o due motori?

Nei VSI piccoli un solo motore aziona l'albero del rotore tramite cinghie. Nei modelli grandi, invece, si collocano due motori ai due lati dell'albero e ciascuno trasmette potenza alla stessa puleggia del rotore con il proprio gruppo di cinghie. Questa disposizione consente di ripartire il carico su due motori di media taglia anziché su un unico motore molto grande.

Nella configurazione a due motori la ripartizione del carico è importante. I due motori devono essere dello stesso modello e della stessa velocità, con pulegge di pari diametro e tensioni delle cinghie simili. Il motore con le cinghie allentate assorbe meno carico, l'altro si fa carico dell'eccedenza e si scalda di più. Ogni motore ha la propria protezione da sovracorrente; monitorare affiancate le correnti dei due motori rivela presto lo squilibrio. I motori ruotano nello stesso verso e si avviano insieme. Per avere entrambi i motori dello stesso tipo in caso di sostituzione, tenere un motore di scorta dello stesso modello è una soluzione pratica.

Montaggio e cuscinetti nella macchina ad asse verticale

In molti progetti di VSI i motori sono montati in posizione verticale, paralleli all'albero verticale del rotore, con l'albero rivolto verso l'alto, su un basamento a slitta. Si tratta di un montaggio diverso da quello del motore orizzontale con piedi e va indicato chiaramente nell'ordine. A seconda della grandezza sono disponibili B3 con piedi, flangia B5 e B14, combinate B34 e B35 e le verticali V1, V3, V5, V6, V15; flangia e misura dell'albero si confermano nell'ordine.

Nella disposizione verticale con albero verso l'alto, il peso della puleggia e il tiro delle cinghie impongono ai cuscinetti carichi sia assiali sia radiali. Anche l'accumulo di acqua o sabbia fine all'uscita dell'albero nella parte superiore della carcassa è un rischio a sé; si consiglia una protezione sopra il motore e di mantenere pulita l'uscita dell'albero. Nelle disposizioni con trasmissione a cinghia lunga vanno controllati regolarmente il serraggio dei bulloni della slitta e l'allineamento delle pulegge.

Avviamento, squilibrio e usura del rotore

Poiché il rotore gira ad alta velocità, l'energia accumulata è grande e l'avviamento è lungo. L'avviamento va effettuato con il rotore vuoto e il flusso di pietra va avviato solo quando il motore ha raggiunto la velocità nominale. La scelta tra stella-triangolo, avviatore statico o azionamento elettronico dipende dall'inerzia del rotore, dalla potenza del trasformatore e, nella configurazione a due motori, dall'avviamento simultaneo o in sequenza dei due motori.

Un rischio noto del VSI per il motore è lo squilibrio del rotore. Se si rompe una delle punte antiusura all'interno del rotore o se il letto di pietra si accumula in modo irregolare su un lato, le vibrazioni aumentano improvvisamente. Queste vibrazioni si trasmettono al motore attraverso le cinghie e sollecitano cuscinetti e fissaggi del basamento. Un sensore di vibrazioni sul frantoio e un termistore PTC o una PT100 sul motore segnalano per tempo questa situazione; sono opzioni d'ordine. Per i motori fermi a lungo in inverno si può richiedere anche la resistenza anticondensa.

Ambiente con sabbia bagnata e polvere

Poiché il VSI produce un materiale molto fine, diffonde molta polvere attorno a sé; alcuni impianti spruzzano acqua per abbatterla. I nostri motori sono forniti con carcassa IP55 e isolamento dell'avvolgimento in classe F; questa protezione è pensata per polvere e pioggia. Se il motore verrà collocato in un punto investito direttamente da spruzzi d'acqua o lavato con acqua in pressione, il motore standard IP55 non è progettato per tale condizione; servono una protezione o un motore speciale, da indicare nell'ordine. Anche la polvere fangosa che si accumula tra le alette riduce la dissipazione del calore: la pulizia deve rientrare nel piano di manutenzione.

Motori di esempio per VSI

I motori elencati servono a dare un'idea; il motore adatto si decide considerando insieme carico del rotore, velocità richiesta, forma costruttiva e condizioni dell'impianto. A titolo informativo: il modello 315M-4 eroga una coppia nominale di 847,2 Nm a 1488 giri/min, il modello 315L2-4 1282 Nm a 1490 giri/min; entrambi hanno un fattore di servizio di 1,15.

Dati necessari per l'offerta

Ci comunichi marca e tipo del VSI, se è a uno o due motori, la potenza (kW) e la velocità (giri/min) richieste per ciascun motore, la tensione di rete, la forma costruttiva (in particolare se verticale od orizzontale), il metodo di avviamento e la quantità. Una foto della targa del motore esistente accelera il confronto.

Per modelli e prezzi aggiornati può consultare il nostro negozio e, per le potenze elevate, l'elenco dei motori con carcassa in ghisa. Le opzioni di montaggio verticale sono riassunte nella domanda sulle forme costruttive. Per WhatsApp e telefono utilizzi la pagina contatti.

Domande frequenti

Nel VSI a due motori, se uno dei motori lavora più caldo, quale può essere la causa?

Per lo più una differenza nella tensione delle cinghie o nel diametro delle pulegge; il motore dal lato più teso assorbe la maggior parte del carico. Si tendono le cinghie in modo uniforme, si misurano le pulegge e si confrontano le correnti dei due motori. Va controllato anche che i motori siano dello stesso modello.

È possibile regolare la finezza della sabbia nel VSI senza cambiare il motore?

Sì; i giri del rotore si possono modificare con il gruppo pulegge o con il convertitore di frequenza. L'aumento di velocità non deve superare il limite indicato dal costruttore del rotore e la potenza del motore va verificata per il nuovo punto di lavoro.

A che cosa occorre prestare particolare attenzione per il motore di un VSI a montaggio verticale?

La forma costruttiva va indicata chiaramente nell'ordine, perché nella disposizione verticale i cuscinetti sono caricati in modo diverso. Se l'uscita dell'albero è rivolta verso l'alto si consiglia una protezione sopra il motore e di evitare l'accumulo di acqua e sabbia.

Se si rompe una punta antiusura del rotore, il motore si danneggia?

Lo squilibrio improvviso aumenta le vibrazioni e sollecita i cuscinetti; se il frantoio non viene fermato subito, cuscinetto del motore e fissaggi del basamento possono danneggiarsi. Il monitoraggio delle vibrazioni con arresto automatico riduce questo rischio.