Motore elettrico per pompa centrifuga

In una pompa centrifuga ad aspirazione assiale è la girante a spingere l'acqua; ma è il motore elettrico a stabilire a quanti giri ruoterà la girante, in quale punto della curva lavorerà la pompa e quanta corrente verrà assorbita dalla rete all'avviamento. Questa pagina illustra la scelta del motore asincrono trifase che aziona una pompa centrifuga orizzontale e il suo collegamento alla pompa. Per il quadro generale dei tipi di pompa può consultare la nostra pagina principale Motori elettrici per pompe.

Basamento con giunto o monoblocco: due configurazioni di collegamento

Le pompe centrifughe orizzontali si uniscono al motore in due modi diversi. Nella prima configurazione pompa e motore poggiano separatamente sullo stesso telaio in acciaio e i due alberi sono collegati da un giunto elastico. Il motore è con piedi (B3); poiché la pompa ha un proprio supporto cuscinetti, la spinta assiale della girante non grava sui cuscinetti del motore.

La seconda configurazione è il monoblocco: la chiocciola della pompa è imbullonata alla flangia del motore e la girante è calettata direttamente sull'albero motore o su una breve prolunga montata sull'albero. Senza telaio né giunto si risparmia spazio ed è eliminato l'allineamento. In compenso la spinta idraulica e il peso della girante sono sostenuti dai cuscinetti del motore; flangia e sporgenza d'albero devono corrispondere al disegno quotato del costruttore della pompa. Per questo collegamento si usa una carcassa B5 o B35 con piedi e flangia; dettagli nella pagina motori elettrici flangiati.

Come influiscono curva della pompa e punto di lavoro sul motore?

Ogni pompa centrifuga ha una curva caratteristica che, a velocità costante, riporta la prevalenza in funzione della portata. Anche tubazioni, valvole e dislivello tra i due serbatoi dell'impianto tracciano una propria curva di sistema. Il punto in cui le due curve si incrociano è il punto di lavoro: quanta acqua la pompa vi spinge, tanta potenza deve fornire il motore.

Nella maggior parte delle pompe a girante radiale la potenza all'albero aumenta con la portata. Per questo il motore va valutato non solo sul punto di progetto, ma sul punto più a destra verso cui la pompa può effettivamente spostarsi. Una pompa che riempie per la prima volta una linea vuota, o in caso di rottura di una tubazione, scivola verso la fine della curva e il motore assorbe una corrente eccessiva. Se la densità del liquido è superiore a quella dell'acqua, la potenza cresce nella stessa proporzione. La linea di potenza riportata nelle curve del costruttore della pompa è il dato più affidabile per la potenza del motore.

Regolare la velocità invece di strozzare la valvola

Il metodo tradizionale per ridurre la portata è strozzare la valvola sulla mandata. La curva di sistema si fa più ripida e la pompa spinge meno acqua; tuttavia una parte della pressione generata si trasforma in calore nella valvola e la pompa può allontanarsi dal punto di massimo rendimento.

Riducendo invece la velocità con un convertitore di frequenza, è la curva della pompa stessa ad abbassarsi. Secondo le leggi di similitudine, la portata varia in proporzione diretta alla velocità, la prevalenza con il quadrato della velocità e la potenza all'albero all'incirca con il cubo. Per questo, sulle linee con consumo variabile nell'arco della giornata, si preferisce la regolazione della velocità. Negli impianti con forte prevalenza statica, al di sotto di una certa velocità la pompa non riesce più a mandare acqua; la frequenza minima viene definita in fase di progetto.

Le nostre serie trifase sono adatte alla regolazione della velocità tramite convertitore di frequenza; per il funzionamento prolungato a bassa velocità con coppia piena può servire una ventilazione esterna. Se il cavo tra azionamento e motore è lungo, si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale; indichi queste condizioni nell'ordine. Dettagli: motori elettrici compatibili con inverter.

2 poli o 4 poli?

La girante della pompa è progettata per una determinata velocità; la velocità del motore deve corrispondere a quella indicata nella targa della pompa. Su rete a 50 Hz i motori a due poli appartengono alla classe di velocità sincrona di 3000 giri/min, quelli a quattro poli a 1500 giri/min, e sotto carico girano leggermente più piano. Ad esempio, nella classe da 5,5 kW il modello 132S1-2 ha una velocità nominale di 2930 giri/min, il modello 132S-4 di 1460 giri/min. A parità di potenza la coppia nominale del motore a quattro poli (36 Nm) è circa il doppio di quella del due poli (17,9 Nm).

Far girare la pompa a metà velocità riduce la portata a circa la metà e la prevalenza a un quarto. Per questo un motore scelto per una pompa a 2 poli non può essere sostituito con un 4 poli; il contrario sollecita invece girante e tenuta. In linea generale le piccole pompe che richiedono prevalenze elevate lavorano con motori a 2 poli, quelle a grande portata o con condizioni di aspirazione difficili con motori a 4 poli. La decisione definitiva spetta alla curva del costruttore della pompa.

NPSH e il ruolo della velocità in aspirazione

L'NPSH indica il margine di pressione necessario perché il liquido resti allo stato liquido, senza vaporizzare, alla bocca di aspirazione della pompa. Il valore disponibile nell'impianto (NPSHa) dipende dall'altezza di aspirazione, dalle perdite nella tubazione di aspirazione e dalla temperatura del liquido; il valore richiesto dalla pompa (NPSHr) è indicato nelle curve. Se l'NPSHa non resta al di sopra dell'NPSHr con un margine sufficiente, inizia la cavitazione: dalla pompa proviene un rumore come di ghiaia che gira, la portata cala e la superficie della girante si erode.

Dal punto di vista del motore conta il fatto che l'NPSHr aumenta con la velocità. Ottenere la stessa portata con una pompa più piccola a 2 poli può rendere più critiche le condizioni di aspirazione.

Allineamento del giunto e primo avviamento

Nelle pompe con giunto, albero motore e albero pompa devono essere coassiali sia in parallelo sia angolarmente. Il giunto elastico tollera piccoli disallineamenti ma non li elimina; le vibrazioni che ne derivano usurano prima l'elemento elastico del giunto, poi i cuscinetti e la tenuta meccanica. I valori ammessi sono riportati nella documentazione del costruttore del giunto e della pompa.

• Tutti e quattro i piedi del motore devono appoggiare perfettamente sul telaio; il piede che lascia gioco (piede zoppo) va corretto con spessori prima di procedere all'allineamento con comparatore o laser.
• Le tubazioni di aspirazione e mandata non devono gravare con il loro peso sulla pompa; le tensioni delle tubazioni compromettono l'allineamento nel tempo.
• Nelle pompe che movimentano liquidi caldi, l'allineamento va ricontrollato dopo il raggiungimento della temperatura di esercizio.
• Il senso di rotazione va confrontato con la freccia sulla chiocciola; se è invertito, si scambiano due fasi di alimentazione. La pompa non deve girare a secco.

Il motore nelle linee di acqua calda e ricircolo

Le pompe di ricircolo dei circuiti di riscaldamento, riscaldamento di processo e acqua di raffreddamento funzionano per mesi senza sosta; l'elemento decisivo è la temperatura di avvolgimento e cuscinetti in servizio continuo. Se in centrale termica l'aria di raffreddamento del motore è calda, lo indichi nell'ordine.

Il calore del liquido caldo si trasmette verso il motore attraverso la chiocciola e l'albero. Nella configurazione con giunto l'effetto è debole perché tra i due si interpone il supporto cuscinetti della pompa; nel monoblocco lo scudo anteriore e il cuscinetto del motore ricevono più calore. Nei locali pompe umidi soggetti a fermi stagionali può formarsi condensa nell'avvolgimento; la resistenza anticondensa e il sensore d'avvolgimento PTC/PT100 sono opzioni d'ordine. Per gli impianti negli edifici è utile anche la pagina motori elettrici per il settore HVAC.

Abbinamento del motore in base alla configurazione della pompa

I modelli in tabella sono esempi; la scelta definitiva si basa sulla curva della pompa, sulla velocità necessaria, sulla forma costruttiva e sulle condizioni di esercizio. Le quote di flangia e albero vengono confermate nell'ordine.

Cosa comunicarci prima dell'ordine

Per abbinare rapidamente il motore corretto ci indichi: tipo di pompa e macchina o impianto a cui è collegata, potenza richiesta (kW), velocità (giri/min), tensione di rete, forma costruttiva (B3, B5, B35…) e quantità. La foto della targa della pompa e di quella del motore smontato è la via più breve; la pagina invio della foto della targa spiega come procedere.

Tutti i modelli con carcassa in alluminio e in ghisa sono elencati con i relativi prezzi nella sezione acquista motori elettrici; i motori disponibili a magazzino vengono spediti dal deposito in Turchia. Per domande legate a progetti può contattarci dalla pagina contatti.

Domande frequenti

Si può montare un motore standard su una pompa monoblocco?

Sì, se flangia e sporgenza d'albero corrispondono alle quote richieste dalla pompa. Alcune pompe monoblocco utilizzano un albero prolungato o con lavorazione speciale; in questo caso l'albero standard potrebbe non essere adatto. Alleghi all'ordine il disegno quotato della pompa o la targa del vecchio motore.

È corretto ridurre la corrente del motore strozzando la valvola?

Con la riduzione della portata la corrente diminuisce; tuttavia, avvicinandosi all'estremità sinistra della curva, riscaldamento e vibrazioni della pompa possono aumentare e una parte della pressione si perde nella valvola. Se la portata varia continuamente durante la giornata, la regolazione della velocità è una soluzione più adatta.

Cosa succede se collego un motore da 1450 giri/min a una pompa da 2900 giri/min?

La pompa fornisce circa metà della portata e un quarto della prevalenza; nella maggior parte degli impianti l'acqua non raggiunge il punto desiderato. Scelga sempre la velocità del motore in base alla targa della pompa.

La cavitazione danneggia anche il motore?

Non agisce direttamente sull'avvolgimento, ma le vibrazioni raggiungono i cuscinetti del motore attraverso albero e giunto. Quando si sente il rumore di cavitazione occorre esaminare la linea di aspirazione e il margine NPSH; sostituire il motore non risolve il problema.