Come migliorare la motorizzazione dei laminatoi

Nell’ambiente molitorio italiano sono conosciuto soprattutto per le competenze in materia di “esplosioni da polveri”, cioè la normativa Atex. Prima di specializzarmi su questo argomento, il mio lavoro consisteva principalmente nel suggerire ai clienti le soluzioni da adottare per la realizzazione di nuovi impianti e seguirli dal montaggio al collaudo.

Motorizzazioni singole di un moderno impianto.

Motorizzazioni singole di un moderno impianto.

Con questo articolo, per quanto possibile, vorrei rendere partecipi i lettori di alcune mie esperienze. Qui, focalizzerò l’attenzione sul sistema di motorizzazione dei laminatoi: motore singolo per ogni passaggio di macinazione o trasmissione? Come certamente saprete, buona parte dei molini di una volta erano provvisti di un solo motore che, attraverso trasmissioni a cinghie (in casi estremi addirittura a corde), “faceva girare” tutto l’impianto. Con l’aumentare delle dimensioni degli impianti molitori e della potenza necessaria per farli funzionare, questo metodo è stato abbandonato e si è optato per motorizzazioni su ogni singola macchina. In un molino in Scozia ho visto motorizzare un solo motore da 1.500 cv raffreddato ad olio su 12 piani: una soluzione impensabile nelle aziende molitorie moderne sia per ragioni di sicurezza che di manutenzione.
Attualmente, anche se la maggioranza dei nuovi impianti molitori utilizza motorizzazioni singole, le trasmissioni per movimentare i laminatoi sono un’alternativa dibattuta e, qualche volta, utilizzata.

Come scegliere il sistema migliore.

Per una scelta oculata e studiata si devono analizzare vantaggi e svantaggi delle due soluzioni, paragonarli e, dopo un’attenta analisi economica,
decidere quale dei due sistemi è più adatto all’impianto. Per prima cosa bisogna considerare se esiste realmente l’alternativa: non sempre una  trasmissione è installabile. Ad esempio, un impianto senza spazio sotto i laminatoi impedisce l’installazione della trasmissione; sarebbe problematico inserirla in un impianto molitorio costruito in un capannone con i laminatoi appoggiati direttamente al piano terra.

Motorizzazione singola.

Motorizzazioni singole all’interno di un molino.

Motorizzazioni singole all’interno di un molino.

Il vantaggio del motorizzare ogni singolo passaggio di macinazione con motore dedicato è dato dalla sua flessibilità e dalla notevole trasmissione
di potenza sfruttabile. Infatti, con le cinghie trapezoidali si può trasmettere qualsiasi potenza necessaria a qualsiasi velocità richiesta dal rullo veloce di un laminatoio. Non è molto difficile o impegnativo tenere a magazzino cinghie e motori di ricambio per riparare in pochi minuti un eventuale guasto, specialmente se si riducono i modelli a 5 o 6. Anche nel caso il motore non fosse a magazzino, è comunque rapido l’approvvigionamento presso un fornitore esterno. È molto più difficile approvvigionarsi in breve tempo di un motore di grande potenza
se non lo si ha di scorta; e con le cinghie piane, per poterne rimpiazzare una rotta, occorre averne una di scorta già pronta sull’albero di trasmissione.

Con le singole motorizzazioni di ogni laminatoio si può modificare la velocità di rotazione dei rulli cambiando semplicemente una puleggia e si può avviare e fermare qualsiasi passaggio in remoto in totale sicurezza.
Per quanto detto, non è facile stabilire un valore economico alla flessibilità, ma si può dare un valore al minor costo dei ricambi indispensabili al sicuro funzionamento dell’impianto e al minore down time necessario per un guasto.
Dovendo fare un molino nuovo, normalmente non c’è molta differenza di costi fra le due soluzioni che, in entrambi i casi, possono essere quantificati in fase di progettazione dell’impianto; il costo elettrico può però penalizzare l’utilizzo di tanti motori se confrontato con l’uso di pochi ma di maggior potenza.

La trasmissione.

Il grosso vantaggio della trasmissione è il minore consumo di elettricità. Questo è dato dalla somma di due fattori: il migliore rendimento di un motore elettrico (e il più alto fattore di servizio) si

Esempio di motore a trasmissione in un molino a duro con laminatoi su due file

Esempio di motore a trasmissione in un molino a duro con laminatoi su due file

ottiene quanto maggiore è la sua potenza e l’utilizzo in prossimità del valore di targa. Guardando il catalogo di una primaria marca, se confrontiamo il rendimento di un motore da 160 kW e uno da 15 kW, il primo avrà un rendimento del 95,1% e un cos φ di 0,85, mentre il secondo dell’89,8% e un cos φ di 0,8. Inoltre, se un motore lavora vicino ai suoi valori di targa il rendimento resta quello indicato, ma se ci si allontana oltre certi limiti (variabili secondo la costruzione del motore) il rendimento e il fattore di servizio calano. Per esempio, il motore da 15 kW a metà potenza ha un rendimento dell’86,8% con un cos φ di 0,65, ma a un quarto di potenza i valori calano al 79,8% con un cos φ di 0,43. È per questo motivo che un motore che gira a vuoto, senza carico, assorbe ugualmente  molti ampère.
Con le singole motorizzazioni si tende a lasciare grossi margini su ogni motore, mentre con le trasmissioni questo non accade in quanto si compensano le potenze dei diversi passaggi.

Il motore da 160 kW a metà potenza avrà ancora un rendimento del 93,6% e un cos φ di 0,82. Facendo una media, si può quindi considerare un risparmio di energia di circa il 10%, volendo usare un numero senza decimali. Ricordo che uno sfasamento oltre lo 0,9 ha un certo costo, sia che si rifasi che no (se non si rifasa il costo è decisamente maggiore), che valuto in quel 10% di cui sopra.
Non considero i diversi rendimenti delle cinghie: se la cinghia piana ha un maggiore rendimento (la perdita può anche essere dimezzata), questo
è vanificato dalla doppia trasmissione necessaria a trasmettere due volte il moto.

Motorizzazione a trasmissione di un piccolo impianto a tenero.

Motorizzazione a trasmissione di un piccolo impianto a tenero.

Consumi.

Il consumo di una sala laminatoi dipende dal tipo di macinazione e dal grano utilizzato, ma per dare un valore consideriamo un consumo assorbito di 1 kW per ogni 100 kg di grano su 24/h; questo si traduce in un risparmio medio di 0,1 kW come sopra esposto.

Sala laminatoi motorizzati a trasmissione in un impianto a tenero.

Sala laminatoi motorizzati a trasmissione in un impianto a tenero.

Se si confronta con il consumo totale dell’impianto – che mediamente è fra 6 e 8 kW per quintale di macinato sulle 24/h – non è certamente importante: valutando le cifre, ognuno potrà fare le proprie considerazioni. Ad esempio, per un molino da 200 t/24h questo corrisponde ad un risparmio di 200 kW sulle 24/h che, considerando 250 giorni lavorativi, sono 50.000 kW all’anno. Un piccolo incremento delle rese darà certamente un vantaggio più sensibile. Sottolineo un grosso svantaggio della trasmissione: dover fermare la macchina per la pericolosa operazione di “buttar giù” la cinghia.
Il rischio è ora minore grazie all’attacco e distacco automatico dei rulli di macinazione e di alimentazione dei laminatoi di nuova generazione. Restano comunque maggiori problemi in caso d’ingolfamento della macchina. Per concludere: con i moderni laminatoi carenati, che hanno ridotto i diametri delle pulegge condotte e fissato le massime larghezze della fascia (e grazie alle moderne cinghie piane disponibili in commercio), si può ragionevolmente pensare di riuscire a trasmettere al massimo 30 kW a passaggio.
Dai diagrammi di consumo per i vari passaggi di macinazione in mio possesso, questa potenza è sufficiente per la maggior parte dei casi.
Problemi ci potrebbero essere solo sul B1 in caso di notevoli portate, sopra i 5.500/6.000 kg/ora per passaggio. In un molino così corto, se si volesse comunque utilizzare la trasmissione, si potrebbe motorizzare singolarmente questo singolo passaggio.

Sala laminatoi su due file in un molino a duro.

Sala laminatoi su due file in un molino a duro.

Sala laminatoi con motorizzazioni singole.

Sala laminatoi con motorizzazioni singole.

Motorizzazione a trasmissione in un molino a tenero di medie dimensioni.

Motorizzazione a trasmissione in un molino a tenero.

Ing. Paolo Panzavolta

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