15890022-Tehnologii-industriale

Cuprins1. Procese tehnologice. Caracteristici tehnice i economice .......................... 2. Automatizarea, cibernetizarea i robotizarea proceselor tehnologice .. 3. Procese tehnologice din industria extractiv ................................................ 4. Procese tehnologice de valorificarea a resurselor energetice ................. 5. Materiale speciale ................................................................................................ 6. Prelucrarea materialelor prin tehnologii neconvenionale .......................... 7. Poluarea industrial .............................................................................................. Studii de caz .............................................................................................................. Teste de autoevaluare ............................................................................................. Bibliografie ................................................................................................................. 3 29 61 89 137 172 183 200 205 209

CAPITOLUL I Procese tehnologice - caracteristici tehnice i economice

CAPITOLUL 1PROCESE TEHNOLOGICE CARACTERISTICI TEHNICE I ECONOMICECUPRINS 1.1. Criterii de clasificare a proceselor tehnologice 1.2. Variabile caracteristice proceselor tehnologice 1.3. Indicatori tehnico-economici folosii pentru aprecierea proceselor tehnologice 1.4. Bilanul de materiale 1.5. Bilanul energetic 1.1. Criterii de clasificare a proceselor tehnologice Tehnologia se ocup cu studiul operaiilor i proceselor industriale prin intermediul crora materiile prime sunt transformate n bunuri materiale necesare societii, pe baza unui proces tehnologic specific. Procesul tehnologic poate fi definit ca totalitatea operaiilor concomitente sau ordonate n timp necesare pentru obinerea unui produs prin sintez, prelucrare sau asamblare. Succesiunea n timp a operaiilor prin care se realizeaz procesul tehnologic se numete flux tehnologic. n cadrul unui proces tehnologic putem distinge: flux tehnologic principal i flux tehnologic secundar. Fluxul tehnologic principal este format din faze principale de fabricaie, care cuprind transformrile materiei prime pn la produsul finit (de ex., crbuni cocs; metan amoniac, clorur de sodiu sod calcinat, lemn cherestea etc.). Fluxul tehnologic secundar sau auxiliar, este format din faze secundare ale procesului tehnologic, care au drept scop prelucrarea produselor secundare rezultate din fazele principale, sau au rolul de a condiiona materia prim sau produsele secundare (de ex., recuperarea produselor volatile rezultate la cocsificarea crbunilor, prepararea aglomeratului autofondant pentru ncrctura furnalului etc.). Timpul necesar pentru ca materiile prime i auxiliare s treac prin toate operaiile procesului tehnologic se numete ciclu de fabricaie. Procesul tehnologic este alctuit din faze de fabricaie distincte, care conduc la un3

TEHNOLOGII INDUSTRIALE

produs intermediar sau finit. Faza de fabricaie este alctuit dintr-un grup de operaii care, pornind de la o anumit materie prim (sau produs intermediar), printr-o anumit succesiune conduc la obinerea unui produs intermediar sau a unui produs finit. Majoritatea proceselor tehnologice decurg n mai multe faze de fabricaie distincte; acestea, la rndul lor sunt alctuite din operaii. Operaiile pot fi specifice unui anumit domeniu, (ca de exemplu clorurarea, fermentarea .a.), sau nespecifice, deci operaii care se regsesc n mai multe domenii (de exemplu, nclzirea, rcirea, topirea, amestecarea etc.). Aceste operaii se mai numesc i operaii unitare. Fazele unui proces tehnologic se reprezint grafic sub form de scheme de faze, iar operaiile care formeaz fazele procesului tehnologic se reprezint n scheme de operaii, n succesiunea lor normal. Din punct de vedere al modificrilor la care sunt supuse materialele ce intr ntr-un proces tehnologic, operaiile unitare se clasific n operaii fizico-mecanice, fizice i chimice. Succesiunea aparatelor, a instalaiilor, a agregatelor, a mainilor corespunztoare operaiilor prin intermediul crora se desfoar n condiii optime procesul tehnologic formeaz schema tehnologic a instalaiei, sau a procesului respectiv. Operaiei principale din cadrul unui proces tehnologic i corespunde un utilaj principal sau de baz; n funcie de capacitatea de producie a acestuia se stabilete capacitatea de producie a ntregii instalaii. Clasificarea proceselor tehnologice Procesele tehnologice se pot clasifica dup urmtoarele criterii: a) din punct de vedere al tehnicii de lucru: procese manuale, mecanizate, automatizate, cibernetizate, robotizate; b) din punct de vedere al naturii fenomenelor care au loc n timpul desfurrii procesului tehnologic: procese fizice, procese chimice, procese biologice; procese combinate, care conin operaii fizice, chimice i biologice; c) din punct de vedere al desfurrii n timp sau al regimului de lucru se disting: procese discontinue, continue, combinate i ciclice. Procesul discontinuu sau periodic, se caracterizeaz prin faptul c instalaia (utilajul principal) se alimenteaz cu o anumit cantitate de materiale (arj) care, dup ce este prelucrat, este descrcat (evacuat) dup un anumit timp. Dup ncheierea ciclului de fabricaie, operaia se repet (de ex. elaborarea oelului n convertizorul LD, coacerea formelor crude n cuptor pentru obinerea crmizilor, sau a plcilor ceramice .a.). n procesele discontinue, fazele de fabricaie utile sunt doar acelea n care se efectueaz transformrile propriu-zise i care au o durat bine determinat n funcie de regimul de lucru specific fiecrui proces. Durata celorlalte faze secundare, premergtoare i ulterioare, poate varia n funcie de aparatura utilizat i de condiiile de lucru, ct i de calificarea personalului. Din punct de vedere economic, pentru creterea productivitii muncii, durata acestor faze trebuie s fie minim. Pe baza unui calcul tehnico-economic se dimensioneaz instalaiile auxiliare (pompe, conducte, staii de producere a frigului etc.) i se stabilete un grad maxim de utilizare a acestora astfel4


nct, decalate n timp, s serveasc mai multe instalaii sau operaii. Prin dimensionarea tehnologic corespunztoare se poate ajunge la o funcionare continu a acestor instalaii. n cazul proceselor discontinue, utilajul de baz (convertizorul LD, cuptorul etc.) este cel mai costisitor, iar reducerea duratei ciclului de fabricaie prezint o importan economic deosebit. Procesul tehnologic continuu se caracterizeaz prin simultaneitatea desfurrii tuturor stadiilor sale. Materia prim se ncarc continuu pe msura eliminrii unei cantiti corespunztoare de produs finit din instalaie. Astfel funcioneaz furnalul - n procesul de elaborare a fontei de prim fuziune, instalaia de fabricare a cimentului; instalaiile de distilare a ieiului, majoritatea instalaiilor din industria chimic, unele instalaii de asamblare etc. Regimul de funcionare continuu decurge fr acumulri de materiale sau energie i prezint urmtoarele avantaje: - posibilitatea realizrii unei mecanizri i automatizri complete a procesului, ceea ce permite reducerea la minimum a muncii manuale i creterea productivitii; - omogenitatea din punct de vedere calitativ a produselor obinute; - sporirea calitii produselor finite (de ex., turnarea continu n comparaie cu turnarea clasic a oelurilor); - utilajele sunt mai compacte, spaiile construite se micoreaz, ceea ce permite reducerea investiiilor i a cheltuielilor de reparaii i ntreinere; - reducerea timpului, deci creterea produciei n unitatea de timp. Procesele combinate sau semicontinue se caracterizeaz prin faptul c o parte din instalaie funcioneaz n regim discontinuu, iar cealalt n regim continuu (de ex., cocsificarea crbunilor se realizeaz discontinuu, iar prelucrarea produselor volatile se realizeaz n instalaii cu funcionare continu). Procesele ciclice se caracterizeaz prin faptul c materiile prime netransformate (nereacionate) la o trecere prin instalaia tehnologic sunt recirculate n instalaie cu o nou cantitate de materie prim proaspt (fig.1.1.). Aceste procese se ntlnesc n industria chimic, tratarea apelor reziduale i recircularea apei epurate etc.

Materie prim

Proces tehnologic

Produs impurificatmaterie prim recirculat

Separare

Produs finit

Fig.1.1. Schema unui proces tehnologic ciclic.

d) Procesele tehnologice se pot clasifica i din punct de vedere al scopului urmrit, respectiv al participrii la transformarea materiei prime n produs finit, dup cum urmeaz:5


procese de baz - care constau n nsi transformarea materiei prime n produs finit, pe fluxul tehnologic principal (de ex., elaborarea fontei de prim fuziune n furnal, obinerea sodei prin procedeul Solvey etc.); - procese auxiliare - care sunt realizate n scopul asigurrii condiiilor optime de desfurare a proceselor de baz, fr a participa direct la transformarea materiei prime n produs finit (de ex., prenclzirea aerului naintea intrrii n focar, procesele de automatizare, alimentarea unor instalaii cu ap demineralizat etc.); - procese de deservire - care au drept scop deservirea proceselor tehnologice de baz i a proceselor auxiliare (de ex., transportul materiei prime, a materialelor auxiliare, a produselor finite; ntreinerea i repararea utilajelor; controlul calitii materiilor prime i a produselor finite etc.). Suma proceselor tehnologice de baz, a proceselor auxiliare i de deservire, care concur la obinerea unui produs finit reprezint procesul de producie. e) Dup nivelul dezvoltrii tehnologice, procesele tehnologice se clasific n: - cu tehnologii emergente, relativ recente, ce nu i-au dovedit viabilitatea pe pia. Comport riscuri, pot fi neprofitabile, dar reprezint o rezerv tehnologic ce poate fi perfecionat pentru valorificare; - cu tehnologii evolutive, ce s-au impus prin performanele lor i profit. Prezint cel mai mare interes pe pia; - cu tehnologii mature, cunoscute i aplicate de mai muli ani, cu rezultate satisfctoare. Reprezint "zestrea " tehnologic a unei ntreprinderi, care susine financiar activitatea i dezvoltarea acesteia. Multe tehnologii actuale sunt variante perfecionate ale unor tehnologii mature; - cu tehnologii n declin, ce coexist n paralel cu alte tehnologii concurente, performante. Performanele reduse impun nlocuirea lor; - cu tehnologii depite, cu calitate sczut a produselor i costuri mari de producie. De exemplu, procedeul de fotolitografiere utilizat pentru fabricarea circuitelor integrate este un procedeu socotit matur, cu diferite variante ce l fac evolutiv, iar utilizarea laserului pentru deschiderea de ferestre este un procedeu emergent. Produse n urma desfurrii proceselor productive rezult bunuri materiale denumite produse, care pot fi: produse principale - cele care constituie obiectivul principal al procesului tehnologic i produse secundare - care rezult din fabricaie n mod inevitabil fr s constituie un obiectiv special (de ex., n procesul de cocsificare al crbunilor produsul principal este cocsul care trebuie s corespund din punct de vedere calitativ anumitor norme; n paralel ns se obin i o serie de produse secundare: gudroane, ape amoniacale, gaze de cocserie care se valorific integral). Valorificarea produselor secundare prezint eficien economic i constituie o utilizare complex a materiei prime cu pierderi minime de substane utile. Valorificarea acestora poate constitui, n unele cazuri, o rezerv intern de materiale i este o cale de reducere a costurilor produciei. Aceasta se poate realiza fie chiar n cadrul procesului tehnologic din care au rezultat, fie n alte domenii industriale, ca materiale auxiliare. Produsele secundare care nu se pot utiliza sub nici o form poart denumirea de6

-


reziduuri i este indicat ca acestea s se neutralizeze (dac este cazul) i s se depoziteze astfel nct valoarea coninut n ele s poat fi recuperat cnd exist baz tehnologic corespunztoare. n funcie de stadiul de prelucrare n care se gsesc produsele ntr-o instalaie industrial, acestea pot fi: - produse brute - produse care nu pot fi utilizate ca atare, ntruct mai necesit operaii de condiionare, purificare sau finisare; - produse semifabricate - rezultate n unele etape intermediare ale procesului tehnologic, care pot fi utilizate n continuare la o alt etap a procesului tehnologic sau care reprezint materie prim pentru o alt fabricaie (de ex., agle rotunde - pentru fabricarea evilor prin laminare); - produse finite - produse obinute n ultima etap a procesului tehnologic, finisate, corespunztoare din punct de vedere calitativ normelor de utilizare. Produsele finite trebuie s corespund din punct de vedere calitativ anumitor condiii stabilite prin norme speciale cuprinse n standarde, norme interne i caiete de sarcini. n cazul n care acestea nu corespund condiiilor de calitate ele constituie rebuturi. Din punct de vedere al posibilitilor de utilizare, rebuturile pot fi: recuperabile i nerecuperabile, cnd constituie o real pierdere de materie prim. Valorificarea produselor secundare, conducerea proceselor tehnologice la parametri optimi, astfel nct cantitatea de produse secundare i de rebuturi s fie minim trebuie s fie permanent n atenia tehnicianului i economistului, pentru reducerea consumurilor specifice de materii prime, auxiliare i energie i deci pentru reducerea costurilor de producie. 1.2. Variabile caracteristice proceselor tehnologice Fiecare proces tehnologic se desfoar n instalaii, ce se pot caracteriza prin intrri i ieiri de materiale, energie i informaii. Materialele sufer procese de transformare chimic, fizic sau biologic, precum i aciuni perturbatoare care sunt compensate prin mrimi de comand, n cadrul legturii funcionale de tipul: xe = f (xi, xp, i, e) (1.1)

n care: xe - mrimea variabilelor de ieire (produs finit); xi - mrimea variabilelor de intrare (materii prime, forme de energie, materii auxiliare); i, e - variabile de comand. Aadar, orice proces tehnologic este caracterizat prin factori, sau variabile, ce intervin la intrarea i ieirea din proces, sau pe parcursul procesului. Variabilele caracteristice proceselor tehnologice pot fi: variabile independente (comandabile xi i necomandabile xp) i variabile dependente (de performan xep, intermediare xei). Variabile independente (de intrare) Variabile independente comandabile, xi sunt acele mrimi ce pot fi modificate de operator n sensul i la valoarea dorit, astfel nct s fie atinse performanele de calitate,7


cantitate, profit etc. (de ex., debit de materie prim, materiale auxiliare, temperatur, presiune, vitez liniar, sau de rotaie etc.). Variabile necomandabile xp (perturbaii) sunt mrimi ce nu pot fi modificate de operator n vederea conducerii procesului n modul dorit, acestea avnd caracter aleator. Variabilele necomandabile sau perturbaiile provin de la: materiile prime i auxiliare, mediul ambiant, starea utilajului, factorii economice, sociali i politici. Materii prime i auxiliare constituie una din sursele perturbatoare posibile ale proceselor tehnologice. Ele intervin prin calitate, compoziie, accesibilitate, cost, determinnd ntr-o msur hotrtoare indicii calitativi i cantitativi ai produciei industriale. Materiile prime sunt materiale ce se regsesc n produsul finit, n timp ce materialele auxiliare nu se regsesc. Ele pot fi naturale, semifabricate industriale, sau din agricultur. Cele naturale i din agricultur sunt: minerale i roci (hidrocarburi fluide, gaze, minereuri, sare etc.), vegetale (fibre, grsimi, cereale etc.) i animale (grsimi, fibre etc.). Prin procese fizice, fizico-chimice, chimice i biochimice, materia prim natural poate fi transformat n produse finite sau n alte materii prime. Neomogenitatea compoziiei i a structurii materiei prime naturale minerale provoac dificulti tehnice, perturbaii care implic crearea unui regim tehnologic uniform i conducerea acestuia la parametrii optimi, prin modificarea unor variabile de intrare i chiar de ieire (respectiv de performan). Materiile prime minerale sunt epuizabile, nu se pot rennoi ca materiile prime vegetale i animale i din aceast cauz este necesar economisirea acestor resurse. Mediul ambiant constituie o a doua surs de perturbaii a proceselor tehnologice. Variabile ca temperatura, umiditatea, viteza vntului, cantitatea de precipitaii, cutremurele i uneori chiar presiunea atmosferic influeneaz sensibil desfurarea proceselor tehnologice la parametrii optimi. De ex., efectul perturbator al temperaturii ambiante se reflect ca o modificare a temperaturii apei i a aerului, utilizai apoi ca ageni de transfer termic. Starea utilajului se manifest ca efect perturbator n desfurarea proceselor tehnologice la parametrii optimi, prin modificarea coeficienilor de transfer termic datorit depunerilor, modificarea regimurilor de curgere, modificarea suprafeelor de contact datorit uzurilor etc. Factorii economici intervin ca variabile aleatorii, necomandabile, n majoritatea proceselor tehnologice (de ex., costul materiilor prime, a materialelor auxiliare, al energiei, ct i preul de vnzare al produselor, factori ce se pot modifica n timp n funcie de diferite conjuncturi economice). Pentru a se obine un efect economic n permanen pozitiv, ntreprinderea este obligat ca n urma prospectrii pieei s-i modifice programul de producie (consumuri specifice, parametrii etc.) i ca atare i procesul tehnologic. Factorii sociali (calificarea forei de munc, conflicte de munc), politici (conflicte internaionale etc.) pot de asemenea perturba o activitate productiv industrial. Variabile dependente (de ieire) Variabilele dependente de performan (xep) sunt variabile care servesc direct la8


aprecierea performanelor economice i tehnice ale procesului tehnologic, ca de exemplu: profitul, costul de producie, productivitatea, randamentul n produs, cantitatea produselor principale, cantitatea produselor secundare, calitatea produselor rezultate, protecia oamenilor i a mediului. n conducerea proceselor tehnologice este necesar modificarea variabilelor comandabile, astfel nct, n condiiile aciunii perturbaiilor (xp) s se obin valori optime pentru variabilele de performan. Variabilele dependente intermediare (xei) sunt acele variabile din cadrul procesului, care servesc la constatarea efectului modificrii variabilelor independente, nainte ca acest efect s se fac resimit total sau parial asupra variabilelor de performan. Asemenea variabile sunt, de exemplu: temperaturile i presiunile din interiorul unor instalaii, compoziia produselor la ieirea din anumite utilaje intermediare (gradul de transformare a materiilor prime n produse) etc. n cazul n care dependena dintre variabilele de performan i variabilele intermediare nu este cantitativ exprimat cu precizia necesar, variabilele intermediare pot constitui un indicator important n operaia de corectare a variabilelor comandabile. n concluzie, factorii care determin desfurarea proceselor la parametrii optimi i care reprezint variabilele necesare pentru ntocmirea modelelor matematice ale acestora sunt: calitatea i consumul de materii prime, auxiliare, energie; randamentul, conversia, calitatea produsului finit, intensitatea procesului de producie, determinat de parametrii specifici, meninui n limitele optime menionate prin proiectul tehnologic, investiiile necesare produciei, costul produselor finite, beneficiul, calitatea mediului. 1.3. Indicatori tehnico-economici folosii pentru aprecierea proceselor tehnologice Indicatorii tehnico-economici folosii pentru aprecierea proceselor tehnologice sunt mrimi scalare, care caracterizeaz o substan, un dispozitiv, un sistem tehnic sau un proces tehnologic, din punct de vedere tehnic i economic. Acetia reprezint mrimi caracteristice produciei unei ntreprinderi, folosite n compararea rezultatelor activitii acesteia cu ntreprinderi de profil, din ar sau din alte ri, pentru urmrirea produciei n timp, pentru calcularea aprovizionrii cu materii prime, materiale, utiliti, energie, combustibil, pentru estimarea produciei etc. Dup natura mrimilor din care deriv, indicatorii tehnico-economici sunt: de consum, de utilizare, de calitate, de mecanizare. 1.3.1. Indicatori de consum Indicatorii de consum cuprind n principal consumurile specifice, randamentele, extracia cantitativ. 1. Consumuri specifice Consumurile specifice reprezint cantitatea de materii prime sau de materiale, combustibil, energie necesar/utilizat pentru obinerea unei uniti de produs. n anumite situaii, dei unitile de msur sunt identice, acestea nu pot fi simplificate9


deoarece se refer la produse/instalaii diferite. De exemplu, g/g, kg/kg, t/t, t/m3, l/g, kWh/kg, kg/bucat, m/bucat etc. Consumurile specifice de materii prime reprezint cantitatea de materii prime necesare pentru obinerea unei uniti de produs finit, de exemplu:C sp =3 tone minereu tone font m metan ; C sp = ; C sp = 3 tona font tona otel m acetilen

(1.2)

Consumul specific de materiale auxiliare reprezint cantitatea de materiale auxiliare necesare pentru obinerea unei uniti de produs finit:Csp = m 3 dioxid de carbon m 3 gaz de sintez

(1.3)

Consum specific energetic reprezint cantitatea de energie consumat pentru unitatea de produs finit, de exemplu:C sp = kWh kWh kWh ; C sp = 3 ; C sp = tona otel electric tona NaOH m acetilen

(1.4)

n aceast categorie sunt incluse toate formele de energie utilizate pentru desfurarea procesului tehnologic. Consumurile specifice de utiliti generale (abur, ap, aer tehnic, gaz inert)C sp =3 3 m ap rcire Nm azot ; C sp = 3 tona cocs m gaz de sintez

(1.5)

n funcie de modul de determinare a consumului specific se deosebesc: consum specific teoretic (net); norma de consum; consum specific practic (real). t a) Consumul specific teoretic ( Csp ) reprezint cantitatea minim (teoretic, n fapt) de materii prime, materiale auxiliare, utiliti, combustibili i energie necesar pentru obinerea unitii de produs. n calcul nu se au n vedere pierderile de fabricaie, tolerana mainilor, gradul de transformare al reactanilor. Se determin din calcule stoechiometrice, pe baz unor considerente teoretice, a geometriei pieselor etc. n b) Norma de consum ( Csp ) reprezint limita maxim admis a consumului de materii prime, materiale auxiliare, combustibil, energie. Norma de consum se stabilete utiliznd: - calcule tehnico-analitice pe baza desenului tehnic, a fiei tehnologice, a reetei de fabricaie etc.; - experimentri n laborator sau n producie, n condiii asemntoare; - metode statistice de calcul bazate pe realizrile anterioare la care se aplic corecii de reducere. Practic, norma de consum este egal cu consumul specific teoretic, la care se10


adaug pierderile tehnologice/unitate de produs. Pierderile tehnologice se refer la materii prime, materiale auxiliare, combustibil, energie, pierdute n mod inevitabil n timpul procesului respectiv. Pe lng acestea se nregistreaz i pierderi netehnologice din alte cauze, excluznd cele legate de tehnologie. Normele de consum servesc la proiectarea unei instalaii i apoi la calcularea fluxului de materiale pentru realizarea aprovizionrii tehnico-materiale. p c) Consum specific practic ( Csp ) reprezint valoarea realizat n activitatea de producie, fiind influenat de: calitatea materiilor prime, a materialelor, de nivelul tehnic al instalaiei, calificarea forei de munc i de unii factori aleatori (pierderi la transport, la depozitare etc.). Aadar, consumul specific practic reprezint suma dintre norma de consum i pierderile totale/unitate produs. ntre cele trei tipuri de consumuri specifice exist urmtoarea dependen:t n p Csp C sp Csp

(1.6)

p n Dac Csp Csp , se economisesc materii prime, materiale, combustibil, energie, cu consecine favorabile n privina reducerii cheltuielilor de producie i creterea profitului. Raportul dintre consumul specific teoretic i cel practic definete gradul de utilizare al materiei prime, materialului, combustibilului, energiei:t C sp p C sp

U=

100 ,

(%)

(1.7)

2. Randamentul n produs reprezint gradul de utilizare al materiei prime i este dat, n principiu, de raportul exprimat procentual, dintre cantitatea de produs practic obinut i cantitatea maxim, teoretic de produs care s-ar fi putut obine din materia prim respectiv n cazul conducerii optime a procesului (fr pierderi). Randamentul se exprim n mod difereniat, n funcie de tipul proceselor tehnologice. Pentru procese cu transformri chimice, randamentul este dat de raportul dintre masa de produs obinut n mod practic (mp) i masa de produs care ar fi trebuit s se obin n mod teoretic (mt) i care rezult din calcule stoechiometrice:=mp mt 100 ,

(%)

(1.8)

unde mp < mt. Din cauza pierderilor, randamentul este sub 100%. Cu ct valoarea acestuia se apropie mai mult de 100%, cu att procesul este mai perfecionat, consumul de materii prime mai mic i, n consecin, costul produsului finit mai sczut. n cazul proceselor tehnologice chimice care se desfoar conform unor reacii chimice reversibile (A + B R + S), transformarea realizat la o singur trecere prin11


coloana de sintez este numit "conversie" i este dat de urmtoarea relaie:Conversia = moli materie transformat 100 , moli materie prim introdus

(%)

(1.9)

Astfel, conversia, n cazul procesului de sintez a amoniacului din elemente, este de 15-18% i pentru a se ajunge la un grad de transformare a materiei prime ridicat (85-90%) se procedeaz la recircularea materiilor nereacionate (proces cu recirculare). Pentru industria prelucrtoare randamentul se exprim prin raportul procentual dintre cantitatea de materie prim necesar n mod teoretic (mt) pentru obinerea unui produs i cantitatea de materie prim efectiv utilizat n procesul de producie (mp):=mt 100 , mp

(%)

(1.10)

unde mp < mt (la prelucrri fizice materia prim are dimensiuni mai mari dect produsul finit datorit prezenei adaosului de prelucrare. Pentru sectorul energetic, randamentul se exprim cu relaia:=Eu 100 , Ec

(%)

(1.11)

unde: Eu = energia efectiv obinut (energia util); Ec = energia total disponibil dat de surs (energia consumat). n cazul n care procesul de fabricaie const din mai multe faze, i fiecrei faze i corespunde un anumit randament, randamentul total (total) pentru ntregul proces se determin cu relaia:total = ii =1 n

(1.12)

n care: 1, 2, 3, i = randamentele diferitelor faze ale procesului. Randamentul optim se obine prin respectarea tuturor condiiilor tehnice i economice prescrise pentru procesul tehnologic. 1.3.2. Indicatori de utilizare Indicatorii de utilizare caracterizeaz eficacitatea i gradul de folosire judicioas a instalaiilor i utilajelor. Pot fi de utilizare intensiv i de extensiv. a) Indicatorii de utilizare intensiv apreciaz modul n care este utilizat capacitatea de producie a unui utilaj i se refer fie la cantitatea de produse realizate, fie la cantitatea de materie prim prelucrat cu un utilaj (instalaie) ntr-o anumit perioad (unitate) de timp. Sub acest aspect, o importan major o prezint gradul de utilizare a capacitii de producie i producia specific Psp. Capacitatea de producie (Cp) este principala caracteristic a aparatelor, utilajelor i instalaiilor i reprezint producia maxim pe care o poate da un utilaj sau o instalaie,12


n condiiile exploatrii optime, ntr-o anumit perioad de timp (or, zi, an). Se exprim fie prin cantitatea de materiale intrate n fabricaie n unitatea de timp, fie prin cantitatea de materiale obinute din fabricaie (P) n unitatea de timp (Ta):Cp = P , Ta

(tone/an)

(1.13)

Capacitatea de producie depinde de dimensiunile utilajelor i de viteza cu care se desfoar procesul respectiv; n majoritatea cazurilor; cu ct dimensiunile utilajelor sunt mai mari i viteza procesului este mai mare, cu att capacitatea de producie a acestora este mai mare. Tehnologia ofer cteva modaliti de utilizare intensiv a capacitii de producie, prin: aplicarea procedeelor i tehnicilor celor mai avansate, prin automatizarea i cibernetizarea proceselor tehnologice, prin controlul riguros al produciei, respectarea parametrilor tehnologici, respectarea condiiilor de calitate a produselor etc. Gradul de utilizare a capacitii de producie se calculeaz raportnd producia real n unitatea de timp la capacitatea de producie:U= Preal 100 , Ta C p

(%)

(1.14)

Un grad redus de utilizare al capacitii de producie (de exemplu de 40%) indic lipsa contractelor, sau uzura utilajelor, calificarea necorespunztoare a forei de munc, aprovizionare defectoas, discontinuiti n activitate etc. Producia specific (Psp) este capacitatea de producie a unei maini, utilaj, agregat etc., raportat la o caracteristic constructiv important ce caracterizeaz aparatul, utilajul sau maina respectiv:Psp = P Cp = Ki T a Ki

(1.15)

unde: Ki = caracteristic specific utilajului respectiv, (de exemplu, m3 volum reactor, m2 suprafaa unui cuptor tip tunel, sau chiar numr de maini ce efectueaz aceeai operaie etc.). Pentru mrirea produciei specifice este necesar reducerea caracteristicei tehnice (volumul utilajului sau gabaritul acestuia); n mod corespunztor vor fi mai mici cheltuielile pentru exploatarea utilajului, acesta se poate controla i conduce mai bine, se amplaseaz n ncperi de dimensiuni mai reduse, scad cheltuielile de reparaii i ntreinere etc. b) Indicatorii de utilizare extensiv arat ct timp a funcionat utilajul respectiv fa de ntregul interval de timp de care se dispune. Notnd cu Ta - timp de activitate i Tcal - timp calendaristic, se obine:13


T a 100 , I ue = T cal

(%)

(1.16)

Din diferena dintre timpul calendaristic i cel de activitate se obine timpul de inactivitate (Tin): Tin = Tcal - Ta (1.17)

Prin raportarea timpului de inactivitate la timpul calendaristic, se obine indicele de inactivitate (Kin):T cal - T a 100 , Ki n = T cal

(%)

(1.18)

1.3.3. Indicatori de calitate Calitatea este o noiune complex, ce se refer la un proces, produs, fenomen etc. Calitatea are un caracter dinamic, cu un grad mare de generalizare. Calitatea produciei se exprim prin randamente, consumuri specifice, indicatorii de utilizare intensiv i extensiv, grad de mecanizare, automatizare, cibernetizare, robotizare, cheltuieli de ntreinere, protecia mediului, a oamenilor etc. Condiiile de calitate corespunztoare fiecrui produs sau materie prim sunt prevzute n standarde, n norme interne (NI) sau n caiete de sarcini. Calitatea unui produs se exprim prin caracteristici: - tehnice: concepie constructiv, execuie, parametrii de lucru, nivel tehnic; - economice: pre, greutate, consumuri specifice, termen de garanie, finisare, ambalare; - estetice i organice: form, culoare, design, comoditate n utilizare, confort, ambian etc.; - fiabilitate; - mentenabilitate, respectiv uurina de ntreinere. Calitatea unui produs se impune nc din faza de proiectare. Urmeaz faza deCheltuieli

50

Calitate

Fig.1.2. Variaia cheltuielilor cu creterea calitii produsului finit.100 %

fabricaie, etap important de realizare a calitii produsului, innd cont de calitatea materiilor prime, auxiliare, funcionarea instalaiei la parametrii optimi, conducerea instalaiei de ctre un personal calificat. Dup executare, produsul este livrat beneficiarului, direct sau prin intermediari. n aceast faz, calitatea produsului este14


influenat de calitatea depozitrii, a transportului i a altor activiti. Creterea calitii produselor implic creterea costurilor n cele trei faze menionate, ceea ce afecteaz n final preul produsului. n fig.1.2. se prezint variaia costului de producie cu creterea calitii produsului. Costul de producie crete exponenial cu sporirea calitii. De exemplu, costul cuprului rafinat electrolitic la puritatea de 99,8%, crete de 3 ori fa de cel rafinat termic, de puritate 95-98%. Problema calitii, pentru fiecare unitate economic se identific cu stabilirea unui raport optim: calitate/pre, n condiii de solicitare crescnd a creterii calitii produselor. Tehnicile i mijloacele de estimare cantitativ a calitii produselor fac obiectul CALIMETRIEI. n cadrul calimetriei se realizeaz o estimare i o ierarhizare a caracteristicilor funcionale ale produsului, pornindu-se de la urmtoarele considerente generale: - caracteristicile unui produs nu au importan egal n deinerea calitii, de aceea estimarea fiecruia trebuie corectat cu un coeficient de ponderare (Pi); - suma ponderilor atribuite caracteristicilor unui produs trebuie s fie ntotdeauna constant; - pentru corectarea acestor indici se utilizeaz aceeai scal. Pe baza principiilor menionate, calitatea unui produs se poate exprima i ca o medie ponderat a unor indici de calitate Ki, convertii la aceeai scal. Scala se refer la un nivel maxim obinut pe plan mondial, sau la nivelul obinut n alte ntreprinderi similare. Indicatorul global de calitate (Qglobal) poate fi exprimat prin relaia:Q global =

i=1

n

K i Pi

(1.19)

unde: n - numrul caracteristicilor luate n considerare; Ki - indicele de calitate al caracteristicii i; Pi - ponderea atribuit caracteristicii i. Indicatorul de concordan arat n ce msur un produs corespunde funciei pentru care a fost creat. n calimetrie, indicii care permit compararea n mod obiectiv a dou procedee cu funcii similare se cunosc sub denumirea de indici de referin i se determin cu relaia:Qr = i=1 n

C Pi C

(1.20)

unde: Qr - indice de referin; C i C' - valoarea aceleiai caracteristici, i, pentru dou produse; Pi - ponderea cu care caracteristica particip la ntregirea produsului respectiv. 1.3.3.1. Fiabilitatea Fiabilitatea reprezint probabilitatea ca produsul s-i ndeplineasc misiunea prescris cel puin un timp dat (to) n condiii de utilizare "specifice", respectiv: R(to) = Prob {T to} (1.21)15


unde: R(to) - funcia de supravieuire (de fiabilitate), sau probabilitatea ca T s ia cel puin valoarea to ; T - variabil aleatoare care descrie comportamentul n funcionare al produsului. Creterea siguranei n exploatare, component important a calitii, se exprim prin fiabilitate. Industria modern a trebuit s se adapteze rapid solicitrilor crescnde de calitate, punnd n mod expres problema furnizrii de produse (componente, subansamble, sisteme etc.) cu o durabilitate i fiabilitate dat, astfel nct cerinele de nlocuire s poat fi satisfcute n mod economic. n prezent exist posibilitatea stabilirii tiinifice, pe baza unor considerente tehnice, economice i statistico-matematice a modului n care pot fi puse n echilibru calitatea intrinsec (cu aspectul ei fiabilistic), performanele produsului i costul acestuia. Se pune tot mai mult accentul pe activitatea de proiectare i de investigare amnunit a condiiilor de mediu i utilizare n care produsul considerat va fi necesar s-i ndeplineasc misiunea pentru care a fost creat. n acelai timp, trebuie s se aib n vedere variabilitatea incorporat att n procesul de producie, ct i n procesul de utilizare, fapt care conduce la variabilitatea caracteristicilor calitative intrinseci, precum i a celor legate de performanele produsului. n aceast abordare, apar urmtorii factori care intervin n definirea cantitativ a fiabilitii: - factorul probabilistic generat de natura aleatoare (ntmpltoare) a comportrii produsului n exploatare, la care se adaug "ncrcarea genetic aleatoare" a produsului, motenit n decursul procesului de proiectare i respectiv de producie; - timpul-factor de raportare a ndeplinirii misiunii; - misiunea efectiv, definit prin specificaii tipice de performane; - condiiile de exploatare (de mediu) pentru care produsul a fost n mod expres destinat s-i ndeplineasc misiunea prescris. Valoarea fiabilitii depinde de condiiile de exploatare, de uzura instalaiei, mrimea intervalului de timp pentru care se calculeaz, de complexitatea produsului, a sistemului. Pentru un produs complex, fiabilitatea rezult din produsul fiabilitilor fiecrui component. Fiabilitatea difer n funcie de condiiile procesului tehnologic (mediu corosiv, agresiv etc.), de complexitatea instalaiei, probleme sociale. Pentru asigurarea fiabilitii pe ansamblul unei instalaii se apeleaz la existena unor piese, subansamble, utilaje de schimb similare, sau chiar la linii tehnologice similare, montate n paralel cu cele n funciune (instalaii de rezerv). Creterea fiabilitii atrage creterea investiiei, deci i a amortizrii ei, dar i scderea cheltuielilor de ntreinere a instalaiei (fig.1.3.). Cheltuielile totale, rezultate ca sum a cheltuielilor cu amortizrilor i cu reparaiile/ntreinerile nregistreaz un minim corespunztor unei anumite fiabiliti. Este posibil ca la valoarea minim a cheltuielilor s se obin o fiabilitate sczut. Pentru creterea fiabilitii este necesar creterea cheltuielilor totale, n special pe seama cheltuielilor de amortizare. n practic, se ine seama i de cheltuielile nregistrate de beneficiar prin16


nefuncionarea utilajului (sistemului), astfel nct se accept o zon optim de fiabilitate i nu un punct. 1.3.3.2. Mentenabilitatea Mentenabilitatea este definit ca aptitudinea unui dispozitiv de a fi meninut, sau restabilit n sfera de a-i ndeplini funcia specificat, atunci cnd mentenana se efectueaz n condiii date cu procedee i remedii prescrise. Mentenana este format din ansamblul tuturor aciunilor tehnice i organizatorice care le sunt asociate, efectuate n scopul meninerii sau restabilirii unui dispozitiv n starea de a-i ndeplini funciile prevzute.

3 4

2

Fig.1.3. Variaia costurilor n funcie de fiabilitate:1

1-cheltuieli de producie; 2-cheltuieli de ntreinere; 3-cheltuieli totale; 4-interval de optim fiabilitate-cheltuieli.

Mentenana poate avea: - caracter preventiv, atunci cnd se efectueaz la intervale de timp prestabilite, avnd scopul reducerii probabilitii defectrii (riscului) sau degradrii produsului; - caracter corectiv, cnd este efectuat dup apariia unei defectri, avnd scopul restabilirii capacitii de funcionare. Caracterul preventiv al mentenanei se realizeaz prin reparaii efectuate la termenele planificate i pentru prentmpinarea avariilor, sau a funcionrii defectuase a utilajelor. Reparaiile cu caracter preventiv sunt: curente, mijlocii, capitale i accidentale. Reparaiile curente (RC) includ activiti de curire, reglaj, repararea i nlocuirea unor componente cu uzur fizic accelerat, sau supuse la solicitri puternice. Acestea se mai numesc uneori i revizii tehnice. Reparaiile mijlocii (RM) sau intermediare au ca obiectiv nlocuirea componentelor cu uzur normal, ntr-un volum i o amploare ce depesc reparaiile curente. Reparaiile capitale (RK) cuprind revizuirea complet a utilajelor, demontarea complet a tuturor prilor, verificarea tuturor punctelor ce pot genera cderi, nlocuiri17


masive a pieselor care s-au uzat, ori i-au epuizat "resursa" de funcionare. Reparaiile accidentale (RA) au menirea s refac capacitatea de funcionare n urma unei avarii sau cderi. Funcia de mentenabilitate a unui produs n intervalul de timp (0, t) se exprim prin relaia: G(t) = P (T < t) (1.22)

n care; T - variabila aleatoare - "timp de restabilire" a unui produs n caz de defectare; G(t) - probabilitatea ca produsul s fie restabilit n intervalul de timp (0, t). Intervalul dintre dou reparaii capitale consecutive, exprimat n ore poart numele de ciclu total de funcionare. Ansamblul aciunilor de refacere a capacitii de funcionare a sistemelor sunt reunite n conceptul de rennoire. 1.3.3.3. Disponibilitatea Disponibilitatea este aptitudinea unui dispozitiv - sub aspectele combinate de fiabilitate, mentenabilitate i de organizare a aciunilor de mentenan - de a-i ndeplini funcia specificat, la un moment dat, sau ntr-un interval de timp dat. Sintetic, disponibilitatea poate fi exprimat prin indicatorul coeficient de disponibilitate, Kd:1 n ti ni = 1 1 n + t i ti ni = 1

Kd =

1 n ni = 1

(1.23)

unde: ti - intervalele de timp de funcionare fr defeciuni; n - numrul intervalelor ti, respectiv ti'; ti' - intervalele de timp de restabilire. 1.3.3.4. Modernizarea i nlocuirea utilajelor Modernizarea utilajelor este aciunea de intervenie asupra aparatului de producie, n scopul adaptrii acestuia la cele mai noi cerine ale progresului tehnico-tiinific. Scopul acestor aciuni vizeaz n principal atenuarea efectului uzurii morale a instalaiilor (comparativ cu mentenana care vizeaz uzura fizic) i se ndreapt ctre: - aplicarea unor msuri pentru creterea randamentului utilajelor, prin perfecionri constructive, adugarea unor SDV-uri (scule, dispozitive, verificatoare) mbuntite, ce au menirea reducerii timpilor auxiliari ai procesului de producie, mecanizarea i automatizarea unor operaii; - modernizarea n vederea reducerii consumurilor specifice de materiale, energie i utiliti prin perfecionarea operaiilor de debitare a materialelor, reducerea pierderilor de energie, valorificarea cldurilor reziduale etc.; - modernizarea n vederea mbuntirii calitii produselor prin lucrri ce urmresc sporirea preciziei de prelucrare, mbuntirea finisajului etc.; - mbuntirea condiiilor de exploatare i ridicarea nivelului de protecie a18


muncii prin efectuarea unor transformri, introducerea robotizrii, cibernetizrii etc. Fiecare dintre msurile propuse sunt analizate prin compararea cheltuielilor necesitate de modernizare cu cele ale avantajelor obinute, sau a cheltuielilor de achiziionare a unor utilaje, sau de echipamente noi. 1.3.3.5. Standardizarea Standardele sunt prescripii tehnice elaborate de specialitii din sfera activitii productive, de productori, de consumatori i de un organism calificat, sau recunoscut. Standardizarea are urmtoarele scopuri: - specificarea caracteristicilor produsului din punct de vedere calitativ, pentru identificarea lui, respectarea i creterea calitii; - tipizarea i unificarea caracteristicilor dimensionale, pentru a se putea asigura interschimbabilitatea pieselor i a subansamblelor. Standardizarea se caracterizeaz prin acte normative denumite standarde. Standardele cuprind reglementri privind: - materii prime, materiale, combustibil i energie, produse industriale i agricole; - subansamble i piese de uz general ale mainilor, utilajelor i instalaiilor; - lucrri de construcii; - prescripii i reguli pentru proiectare, metodologie, terminologie, clasificri, prescripii generale pentru controlul calitii produselor; - protecia vieii, a bunurilor, a mediului. Standardele au caracter de obligativitate la nivelul economiei naionale, sau sunt de recomandare, deci nerespectarea lor poate atrage unele consecine nefavorabile. Standardele obligatorii se refer la sntate, protecia mediului, produse tipizate. Standardizarea este un proces dinamic, standardele fiind revizuite n timp, n conformitate cu modificarea i perfecionarea procesului tehnologic i cu creterea exigenei consumatorilor. ntruct n activitatea economic se ntlnesc o varietate de standarde, clasificarea acestora va avea n vedere mai multe criterii. a) n funcie de coninut, se deosebesc urmtoarele tipuri: - standarde generale, care au ca obiect tehnologii, uniti de msur, simboluri, metode statistico-matematice pentru controlul procesului, a calitii etc.; - standarde complete de produs, care cuprind specificarea calitii, modul de verificare al calitii, marcarea etc.; - standarde pariale, care se refer numai la unele aspecte ale obinerii unui produs (materie prim, dimensiuni etc.). b) Dup elaborare: - standarde internaionale elaborate de ISO (Organizaia Internaional de Standardizare) i standarde EN, elaborate de Uniunea European; - standarde naionale, elaborate de institute de standardizare existente n fiecare ar. De exemplu, n Romnia sunt aplicate standarde romneti SR (se pstreaz nc i standarde cu denumirea mai veche STAS), elaborate de Institutul Romn de Standardizare, n SUA standarde ASTM, n Germania DIN, n Marea Britanie BS etc.;19


standarde sau norme de calitate elaborate de organizaii profesionale internaionale, cum sunt :Uniunea Internaional a Cilor Ferate, Uniunea Internaional pentru Electrotehnic, armata (standarde NATO, sau MIL n SUA), regulamente ale registrului consumatorilor (Lloyd, Registrul Naional Romn), .a.; - standarde ale unor firme ce s-au impus pe piaa internaional, cum sunt: FORD, DAEWOOD, RENAULT, VOLVO .a. pentru autoturisme, BAC, MIG, MIRAGE pentru industria aeronautic, AECL pentru construcia de centrale nuclearo-electrice din Canada etc. n vederea inerii evidenei standardelor i a orientrii n numeroasele domenii la care se refer s-a adoptat clasificarea alfa-numeric, urmat de clasificarea zecimal. Astfel, standardele au indicativul format din literele SR, numrul de ordine al SR-ului, anul aprobrii (ultimile dou cifre) indicele de clasificare alfanumeric. Clasificarea alfanumeric mparte problemele de standardizare pe sectoare notate cu cte o liter (A,B,C,...); sectoarele sunt mprite n zece grupe notate cu o cifr de la 0 la 9; grupele se mpart n zece subgrupe notate de la 0 la 9. De exemplu, SR ISO 9000-95, a fost aprobat n anul 1995, n conformitate cu standardele generale din seria ISO 9000, ce cuprind recomandri privitoare la managementul calitii i cerinele pentru asigurarea acestuia. Sau, SR EN 45012-93, este standardul aprobat n 1993 dup normele Uniunii Europene, care indic criteriile generale pentru organismele ce efectueaz certificarea sistemelor calitii. Standardele romneti au fost clasificate prin STAS 10000-91 (Principiile i metodologia standardizrii. Adoptarea standardelor internaionale n standardele romneti) dup cum urmeaz: - standarde identice cu cele internaionale, notate SR ISO i SR EN. Echivalena se stabilete la coninut, forma de prezentare i traducere ntr-o limb de circulaie internaional; - standarde echivalente la coninut cu cele internaionale (nu i la prezentare, traducere), notate SR EQV; - standarde neechivalente, notate cu NEQ. Standardele ISO de produs sunt mult mai numeroase dect cele romneti, dovedind atenia sporit acordat calitii pe pieele rilor dezvoltate economic. Alinierea standardelor romneti la cele internaionale trebuie realizat nu numai scriptic, ci trebuie susinut de tehnologii moderne care s asigure obinerea unor produse de calitate, de aparate de nalt precizie care s indice valoarea proprietilor solicitate produselor i calificarea corespunztoare a personalului productiv i de laborator. Cteva exemple: standardele ISO din grupa 9000 au caracter general, cuprind recomandri privind managementul calitii i cerinele pentru asigurarea acestuia; standardele ISO din grupa 14000 sunt orientate pe protecia mediului etc. Pe lng standarde se mai utilizeaz i norme de calitate, ce stabilesc nivelul unor indici de calitate solicitai de beneficiari. Au valabilitate numai ntre parteneri (productor - beneficiar). Pe lng acestea se mai utilizeaz n ntreprinderi i caiete de sarcini, ce stabilesc la fiecare loc de munc valorile pentru indicii de calitate, condiiile de prelucrare a materiilor prime sau a semifabricatelor, normele de timp, asigurarea20

-


proteciei muncii etc. 1.3.3.6. Asigurarea i controlul calitii materialelor Asigurarea i controlul calitii produselor se poate realiza n mod corespunztor i prin controlul statistic al procesului tehnologic. Desfurarea normal a procesului tehnologic poate fi perturbat de urmtoarele categorii de factori: - sistematici (defeciuni, intrri necorespunztoare - materii prime, utiliti, manevre neadecvate etc.); - ntmpltori (neidentificai, sau a cror influen nu este economic s fie nlturat; in de natura mediului ambiant, de uzura utilajului etc.). Dac nu se manifest influene ale unor factori perturbatori sistematici procesul se consider ca fiind sub control din punct de vedere statistic, respectiv abaterile care se manifest n calitatea produselor sunt n limitele impuse de legea distribuiei normale. Apariia unor factori perturbatori sistematici produce variaia calitii produselor peste aceste limite. Practic se nregistreaz pe fie variaia calitii produselor (alegndu-se reprezentarea cea mai adecvat, eventual prin cteva operaii simple: mediere, nsumare etc.). Fiele avnd marcate limitele de calitate ntre care se consider c procesul se desfoar normal arat i momentul n care este necesar intervenia pentru prevenirea fabricrii produselor de calitate necorespunztoare. Controlul calitii produselor se refer la analiza att a intrrilor (materii prime, auxiliare etc.), ct i a ieirilor (produse). Deoarece operaia de control cost dar nu produce valoare este necesar s se fac la un cost ct mai sczut, minimizndu-se n acelai timp riscul de a introduce, sau a scoate din procesul de fabricaie materiale necorespunztoare. Prin aplicarea metodelor de analiz statistic se poate deduce cantitatea minim de materiale sau numrul minim de uniti de produs care trebuie verificate - (probe) astfel nct s se poat conchide asupra ntregii cantiti de material sau produs (populaia). Teoretic sunt necesare minim 100 de probe, dar pentru analizele curente se folosesc de obicei 2-3 probe de acelai tip. Pentru loturile de produse noi, sau destinate unor piee cu condiii severe de calitate se testeaz un numr apropiat de cel dedus teoretic. 1.3.4. Indicatorul de mecanizare Indicatorul (gradul) de mecanizare reprezint raportul procentual dintre cantitatea de lucrri executate mecanic i cantitatea de lucrri executate n ansamblu. Astfel, indicatorul de mecanizare este dat de relaia:V m 100 , I mec = Vt

(%)

(1.24)

unde: Vm - volumul lucrrilor realizate n mod mecanizat; Vt - volumul total al lucrrilor. Acest indicator este mult utilizat n: exploatri miniere, n transport, depozitare, n construcii, n domeniul prelucrrilor mecanice a materialelor etc. O valoare ridicat a acestui indicator are consecine pozitive asupra productivitii muncii, a condiiilor de munc, a calitii produselor, a consumurilor de materiale, a conducerii optime a proceselor. Similar se pot calcula indicatori de automatizare,21


cibernetizare i respectiv robotizare. Dac suma indicatorilor de mecanizare, automatizare, cibernetizare i robotizare este mic, rezult c procesul decurge n procent mare manual. n consecin este necesar for mare de munc, sunt probleme sociale, calitatea produselor poate scdea, sunt necesare cheltuieli pentru protecia muncii etc.

1.4. Bilanul de materiale Analiza unui proces tehnologic sau studiul de optimizare al unei instalaii sau a unui proces tehnologic se poate realiza prin simularea procesului respectiv, prin bilanurile de mas (de materiale), din care rezult indicatorii tehnico-economici ai procesului respectiv pe fluxuri, pe componente, pe stadii, n timp. Analiza procesului tehnologic prin simularea procesului, pe calculator, cu ajutorul bilanurilor de materiale impune construcia unui model de sistem, respectiv a unui model matematic care s satisfac toate restriciile. Modelul matematic descrie blocurile componente ale procesului, la care nu se elimin variabilele i ine cont de toate intrrile i ieirile de materiale. Bilanul de materiale (de mas) este forma cantitativ n care se exprim transformarea materialelor ntr-un proces tehnologic, sau expresia matematic a acestor transformri i se bazeaz pe legea conservrii materiei, conform creia masa tuturor materialelor care intr n fabricaie trebuie s fie egal cu masa tuturor produselor rezultate din proces.Mi + Me = M j + Mr

(1.25)

n care: Mi - masa materialelor introduse n proces; Me - masa materialelor existente n instalaie; Mj - masa materialelor ieite din proces; Mr - masa materialelor rmase n instalaie. Cantitile de materiale care intr n alctuirea bilanului de materiale se exprim n uniti de mas, uniti de mas/timp, sau n procente de mas. Pentru calculul bilanului de materiale este necesar s se precizeze: partea de instalaie la care se refer, compoziia materiilor prime i a produselor finite, durata pentru care se ntocmete (or, an) n cazul proceselor continue, sau durata unei arje, n cazul proceselor discontinue, precum i natura procesului. Bilanul de materiale poate fi: - bilan total, sau general, care se refer la ntregul proces tehnologic, cuprinznd toate materialele intrate i ieite; - bilan parial, care se ntocmete pentru: o parte din instalaie, sau un aparat, incluznd toate materialele care intervin; un singur material din ntreaga instalaie; o parte din instalaie, sau o parte dintr-un aparat i un singur material. Exprimarea matematic a bilanului de materiale se difereniaz n funcie de22


regimul de lucru al instalaiei (regim staionar, regim nestaionar, regim nestaionar cu reacie chimic). a) Regimul staionar, caracterizat prin funcionarea continu i invariana n timp a parametrilor (presiune, temperatur, concentraie, vitez, debit, direcie de curgere). Ecuaiile de bilan total i parial pentru componentul k sunt: bilan total;

mi i

i

=i

mj Ai

j

(1.26) (1.27)j

bilan parial

m .C

= m j . C Aj

unde: mi - masa materialelor intrate; mj - masa materialelor ieite; CAi - concentraia componentului A n materialele intrate (exprimat n fracie de mas); CAj - concentraia componentului A n materialele ieite. b) Regimul nestaionar, caracterizat prin producerea de acumulri de materiale (sau energie) i funcionare discontinu. Ecuaiile de bilan sunt: bilan total:

mi i

i

=j

mj

j

+

dM dtj

(1.28)dM dC Aj + M dt dt

bilan parial:

m

C Ai =

mj

. C Aj + C Aj

(1.29)

unde M este masa materialelor acumulate pn la timpul t. c) Regimul nestaionar cu reacie chimic: bilanul parial:

m .Ci i

Ai

+

dC A = dt

mj

j

. C Aj +

dM A dt

(1.30)

unde: dCA/dt - viteza reaciei de formare a componentului A; dMA/dt - viteza de acumulare a componentului A. Ecuaia de bilan total este de forma ecuaiei pentru regimul nestaionar, deoarece la nsumarea tuturor componenilor, considernd semnul plus pentru formare i semnul minus pentru consum, suma derivatelor care indic vitezele de reacie este nul. n mod curent, n calcule se utilizeaz urmtoarea ecuaie: m i = m j + m pierderi

(1.31)

Forma de prezentare grafic a bilanurilor de materiale este diferit, n funcie de structura instalaiilor i de scopul urmrit: tabele, combinaie de tabele i schem de faze sau operaii, schem de faze sau operaii pe care se trec cantitile de materiale ce intr i ies din instalaie, diagram Sankey etc. Prezentarea grafic permite urmrirea fluxului de materiale i a bilanului ntr-o form uor controlabil, precum i punerea n eviden a eventualelor pierderi pe parcursul procesului.23


n tabelul 1.1. se prezint forma tabelar a bilanului de materiale. La ntocmirea bilanurilor de materiale, pierderile sistematice se determin prin calcule, iar pierderile accidentale, pe baza datelor statistice, cu recomandarea s nu se treac la rubrica "pierderi de fabricaie" diferenele de cantiti care nu pot fi regsite prin calcule; aceste aspecte ar reflecta o greeal de calculaie, sau o conducere necorespunztoare a procesului. n cazul n care apar din bilan pierderi mari, nseamn c instalaia funcioneaz n condiii necorespunztoare, tehnologia nu este pus la punct, pregtirea personalului nu este corespunztoare. Bilanul de materiale servete la urmrirea circulaiei materialelor ntr-o instalaie, la stabilirea consumurilor specifice, la evidenierea acumulrilor, la dimensionarea utilajelor i stabilirea capacitilor de producie pentru instalaiile ce se proiecteaz. Pentru exploatarea unor instalaii noi, bilanul de materiale permite descoperirea pierderilor de materiale, a strangulrilor n producie, cunoaterea compoziiilor i a cantitilor de produse secundare i de impuriti, precum i alegerea optim a posibilitilor de minimizare a acestora, astfel nct procesul s decurg la parametrii optimi. Tabelul 1.1. Bilan de materiale tabelar.MATERIALE INTRATE Materia prim Material auxiliar Total kg M1 M2 M1+M2 100 % MATERIALE IEITE Produs finit Produs secundar Pierderi Total kg M3 M4 M5 M3+M4+M5 100 %

Bilanul de materiale intr n alctuirea modelului matematic al procesului tehnologic analizat, n vederea alegerii tipului de utilaj, a schemei tehnologice optime, calculul regimului optim de lucru, determinarea stabilitii n funcionare a utilajelor. Unele modele matematice ale procesului servesc ca baz pentru automatizarea complex a acestuia. 1.5. Bilanul energetic Bilanul energetic pune n eviden energiile care intervin ntr-o instalaie, sau ntrun proces tehnologic, deoarece orice transformare a materiilor prime ntr-un produs finit se desfoar cu un aport de energie. Bilanul energetic este o aplicaie a legii conservrii energiei, conform creia cantitatea de energie introdus ntr-un sistem trebuie s fie egal cu cantitatea de energie obinut n urma efecturii procesului respectiv (scoas din sistem). Ecuaia de bilan energetic este:24


Ei + E a = E r + Ee + E p

(1.32)

unde: E i - suma energiilor care intr n sistem; E a - suma energiilor care se aflau n sistem n momentul iniial; E r - suma energiilor rmase n sistem n momentul final al duratei pentru care se stabilete bilanul; E e - suma energiilor ieite din sistem; Ep - energia pierdut n exterior. n bilanul energetic pot interveni urmtoarele forme de energie: - energia potenial: Epot = m.g.z; energia cinetic: E c = m v 2 ;1 2

- energia intern: U = m.u; - lucrul exterior: Le = m.p.v; - energia mecanic: W; - cldura introdus din exterior: Q; - alte energii: electric, magnetic, luminoas etc. S-au utilizat urmtoarele notaii: m - masa; g - acceleraia gravitaional; z - nlimea, sau distana pe plan orizontal; v - viteza; u - energia intern a unitii de mas; p - presiunea; v - volumul pe unitatea de mas. Pentru multe procese tehnologice bilanul energetic se poate ntocmi numai ca bilan termic:(m h) i + (m h) a + Q = (m h) r + (m h) e

(1.33)

unde: h - variaia de entalpie pe unitatea de mas, egal cu diferena dintre entalpia materialului (h) i entalpia materialului la temperatura de referin (298 K): h = h - ht (1.34)

Entalpia este funcia termodinamic ce nsumeaz energia intern i lucrul exterior necesar pentru ocuparea de ctre sistem a volumului su propriu, la presiunea de lucru. Se noteaz cu h, dac se exprim n uniti de energie pe unitatea de mas, sau cu H, cnd se exprim n uniti de energie pe kmol. Deci, expresia entalpiei este: H = U + p V (1.35)

Ca i energia intern, U, entalpia unui sistem nu poate fi msurat direct, ceea ce se poate msura fiind numai diferena ntre dou stri, deci variaia de entalpie, H. Variaia de entalpie H se calculeaz din cldura specific a materialului (c) i diferena de temperatur, dat de relaia:c = + t + t2

(1.36)

n care , , sunt coeficieni care depind de natura substanei. Prin urmare:25


t2

H =

c.dt = ( + . t + . tt1 t1

t2

2

) dt

(1.37)

Pentru reaciile chimice, efectul termic al reaciei este egal cu variaia entalpiei sistemului, respectiv cu diferena dintre entalpia produilor de reacie i entalpia reactanilor:H = p . H p - r . H r

(1.38)

n care: vp i vr sunt coeficienii stoechiometrici ai reaciei chimice. Dup efectul termic, reaciile chimice pot fi exoterme, endoterme i fr efect termic. Reaciile exoterme sunt reaciile n care entalpia reactanilor este mai mare dect entalpia produilor de reacie, deci variaia de entalpie este mai mic dect zero: H < 0, cnd r . H r > p . H p (1.39)

Reaciile care au loc n procesul de combustie sunt exoterme. Multe procese chimice sunt exoterme i n acest caz este necesar scoaterea unei cantiti de energie termic din sistem (rcirea sistemului), prin utilizarea unor schimbtoare de cldur rcitoare i utilizarea eficient a cldurii produselor de reacie. Reaciile endoterme sunt reaciile n care entalpia reactanilor este mai mic dect entalpia produilor de reacie i deci, variaia de entalpie este mai mare dect zero: H > 0, cnd r . H r > p . H p (1.40)

n cazul proceselor endoterme, reacia se poate produce doar dac se d sistemului o anumit cantitate de energie. De exemplu, obinerea cimentului se realizeaz numai prin topirea la aproximativ 1400C a amestecului de var, argil i alte adausuri. La temperatura ambiant, materiile prime nu se combin. Procesele chimice fr efect termic nu sunt influenate de creterea, sau scderea temperaturii, ci de ali factori, cum ar fi presiunea, lumina etc. Bilanul energetic se ntocmete pentru o durat determinat (or, zi, an, durata prelucrrii unei arje). Din ecuaia de bilan se stabilesc pierderile n exterior, se dimensioneaz utilajele, se urmrete consumul de energie. Se pot ntocmi: - bilanul total energetic pentru ntreaga instalaie; - bilanuri pariale pentru un aparat, sau o poriune de aparat. La nivelul ntreprinderilor se stabilete bilanul energetic real. Bilanul normat rezult din cel real, reducnd pierderile prin msuri tehnico-organizatorice. n situaia n care pierderile se elimin, sau se reduc la minim, rezult bilanul optim.

26


Rezumat Tehnologia se ocup cu studiul operaiilor i proceselor tehnologice prin care materiile prime sunt transformate n produse. Procesele tehnologice reprezint totalitatea operaiilor concomitente sau ordonate n timp pentru obinerea unui produs prin sintez, prelucrare sau asamblare. Procesele tehnologice industriale fiind foarte diverse se clasific dup mai multe criterii. Procesele tehnologice se caracterizeaz prin factori, sau variabile,ce intervin la intrarea i ieirea din proces, sau pe parcurs (intermediari). Pentru aprecierea proceselor tehnologice se utilizeaz indicatori tehnici, economici, tehnico-economici, sociali, de mediu .a. Principalii indicatori tehnicoeconomici sunt: -de consum (ex. consumuri specifice, randamente); - de utilizare intensiv (producia specific, gradul de utilizare a capacitii de producie) i extensiv (indicii de activitate i respectiv de inactivitate); - de calitate (standarde, norme,caiete de sarcini); - de mecanizare/automatizare. n procese se calculeaz bilanuri de materiale i de energie, ca expresii ale legilor conservrii masei/energiei. Cuvinte cheie proces tehnologic flux tehnologic operaie faz de fabricaie variabile consumuri specifice randamente producie specific grad de utilizare a capacitaii de producie fiabilitate standardizare grad de mecanizare/automatizare bilanuri Bibliografie suplimentar 1. Socolescu A., Angelescu A.,Bazele tehnologiei industriale, Ed.ASE, Bucureti, 2001; 2. Ciobotaru V., Angelescu A., Vian S., Progres tehnic,calitate,standardizare, Ed.ASE, Bucureti, 2001; 3. Bloiu L.M., Frsineanu I., Gestiunea inovaiei, Ed. Economic, Bucureti, 2001; 4. Olaru M., Managementul calitii, Ed. Economic, Bucureti, 1995; 5. Fleser T., Mentenana utilajelor tehnologice, Ed.Tehnic, Bucureti, 1998.27


ntrebri recapitulative 1. Ce reprezint procesul tehnologic? 2. Care este diferena dintre faza de fabricaie i operaia tehnologic? 3. Ce sunt procesele tehnologice continue? 4. Cum se clasific procesele tehnologice dup nivelul dezvoltrii tehnologice? 5. Care sunt diferenele dintre variabilele comandabile i cele necomandabile? 6. Ce sunt consumurile specifice? 7. Cum se definete randamentul total al unui proces tehnologic? 8. Ce reprezint fiabilitatea unui produs? 9. Cum se clasific standardele dup modul de elaborare? 10. Cum se clasific bilanurile de materiale? 11. De ce se utilizeaz bilanurile energetice n activitatea economic?

28

CAPITOLUL II $XWRPDWL]DUHD FLEHUQHWL]DUHD L URERWL]DUHD SURFHVHORU WHKQRORJLFH

CAPITOLUL, 52%27,=$5($

II

AUTOMATIZAREA, CIBERNETIZAREA PROCESELOR TEHNOLOGICECUPRINS 2.1. Clasificarea sistemelor automate 3URSULHW LOH VLVWHPHORU DXWRPDWH 65$ 6LVWHPH FRQYHQ LRQDOH GH DXWRPDWL]DUH 6LVWHPH GH UHJODUH DXWRPDW

2. 6LVWHPH FX VWUXFWXU HYROXDW &RQGXFHUHD SURFHVHORU WHKQRORJLFH FX FDOFXODWRDUH GH proces (cibernetizarea) 2.5. Optimizarea proceselor tehnologice $XWRPDWL]DUHD IOH[LELO L URER LL LQGXVWULDOL

Realizarea unor valori optime ale indicatorilor tehnico-economici n industrie,GHSLQGH vQ PDUH P VXU GH H[DFWLWDWHD FX FDUH VH UHVSHFW UHJLPXO WHKQRORJLF SUHVFULV /D SHUWXUED LL DOH SDUDPHWULORU GH OXFUX OD LHLUHD DFHVWRUD GLQ OLPLWHOH DGPLVH VFDGH SURGXF LD VSHFLILF L FDOLWDWHD SURGXVHORU 'H DFHHD HVWH QHFHVDU VHVL]DUHD OD WLPS D

DEDWHULORU GH OD SDUDPHWULL GH OXFUX L DQXODUHD UDSLG ID]H D SURFHVXOXL WHKQRORJLF vQ YHGHUHD

D HIHFWHORU vQ FDGUXO DFHOHLDL GHUHJO ULL DOWRU ID]H DOH

SUHvQWkPSLQ ULL

procesului. Mediul toxic sau exploziv, lucrul lDUDGLD LL SXWHUQLFH OLPLWHD]

WHPSHUDWXUL OLPLW

VDX vQ FRQGL LL GH

SRVLELOLWDWHD FRQWUROXOXL L UHJO ULL PDQXDOH D SURFHVXOXL D DFHVWXLD

WHKQRORJLF IDSW FDUH LPSXQH FRQGXFHUHD GH OD GLVWDQ

Automatizarea s-a impus n conducerea proceselor continue, a liniilor de asamblare complexe, n pilotarea vehiculelor moderne (avioane, vapoare, nave VSD LDOH FRQGXFHUHD FHQWUDOHORU HOHFWULFH vQ VSHFLDO FHOH QXFOHDUR-electrice), n PHGLFLQ HWF H[WLQ]kQGX-VH DVW ]L vQ WRDWH GRPHQLLOH WUDQVSRUWXUL VHUYLFLL aJULFXOWXU FDVQLF DJUHPHQW D Prin automatizare VH vQ HOHJH HFKLSDUHD XQHL LQVWDOD LL FX XQ GLVSR]LWLYDXWRPDWL]DUH V DVLJXUH UHDOL]DUHD XQHL RSHUD LL VDX D XQXL SURFHV vQ DQXPLWH FRQGL LL LQWHUYHQ LD QHPLMORFLW D GDWH RSWLPH VXE FRQWUROXO SHUVRQDOXOXL RSHUDWRU GDU I U DFHVWXLD ,QVWDOD LD DXWRPDWL]DW vPSUHXQ

FX GLVSR]LWLYXO GH DXWRPDWL]DUH IRUPHD]

sistemul automat de conducere a procesului.6LVWHPHOH GH FRQGXFHUH DXWRPDW UHDOL]HD]

29


-

UHJODUHD IUHFYHQ

SDUDPHWULORU WXUD LH

IXQF LRQDOL HWF

WHPSHUDWXU FX PHQ LQHUHD

SUHVLXQH ORU vQ

, debit, nivel,LPSXVH

WHQVLXQH

OLPLWHOH

optime; XUP ULUHD P ULPLORU UH]XOWDWH OD LHLUHD GLQ SURFHV L UHDOL]DUHD VFKLPE ULL ORU vQ IXQF LH GH PRGLILFDUHD RELHFWLYHORU LQYDULDQ D P ULPLORU UH]XOWDWH OD LHLUHD GLQ SURFHV ID GH DF LXQHD

SHUWXUED LLORU

- optimizarea regimului de lucru. Efectele tehnico-HFRQRPLFH RE LQXWHVXQW XUP WRDUHOH

SULQ DXWRPDWL]DUHD SURFHVHORU WHKQRORJLFH

FUHWHUHD UDQGDPHQWXOXL XWLODMHORU D LQVWDOD LLORU GDWRULW GH SRUQLUH L DWLQJHUHD UHJLPXOXL RSWLP GH

UHGXFHULL WLPSXO SUHFXP L

uiD

IXQF LRQDUH

UHVSHFW ULL DFHVWXL UHJLP D UHGXFHULL WLPSXOXL GH VWD LRQDUH GDWRULW

RSULULORU

accidentale; scoaterea omului din medii agresive chimic, radioactiv, termic, fonic, de la vQ O LPLDGkQFimi mari etc.UHGXFHUHD UHVSHFW ULL FRQVXPXULORU ULJXURDVH D VSHFLILFH GH GH PDWHULDOH OXFUX L L GH HQHUJLH GDWRULW vQ SDUDPHWULORU H[SORDW ULL LQVWDOD LHL

regim optim; vPEXQ W FUHWHUHD LUHD FDOLW GXUDWHL LL SURGXVHORU UHGXFHUHD QXP UXOXL GH UHEXWXUL GH IXQF LRQDUH D XWLODMHORU SULQ vQGHS UWDUHD

VXSUDVROLFLW ULORU D RFXULORU vQ H[SORDWDUH HOLPLQkQG X]XUD SUHPDWXU UHGXFHUHD HIHFWHORU SROXDQWH DVXSUD PHGLXOXL DPELDQW GDWRULW vQFDGU ULL vQ

OLPLWHOH SUHVFULVH GH IXQF LRQDUH FRQWUROXO DVXSUD VXEVWDQ HORU HOLPLQDWH GLQ VLVWHP EORFDUHD DXWRPDW D LQVWDOD LHL vQ FD]XO GH HOLPLQDUH D XQRU QR[H

avertizarea n cazul de avarie etc.Q SODQ VRFLDO LQWURGXFHUHD DXWRPDWL] ULL FLEHUQHWL] ULL L URERWL] ULL D FRQGXV OD XUP WRDUHOH DVSHFWH

modificarea caraFWHUXOXLFUHWHUHD VHFXULW LL

PXQFLL SULQ HOLPLQDUHD VW ULL GH HIRUW RERVLWRU GH

UXWLQ GH REVHUYDUH PHPRUDUH PXQFLL SULQ HOLPLQDUHD SHULFROXOXL SURGXFHULL

exploziilor, incendiilor etc.; vPEXQ W GLVWDQ LUHD ID FRQGL LLORU GH PXQF SULQ SODVDUHD RSHUDWRUXOXL X

man la

GH VXUVHOH GH ]JRPRW YLEUD LL WHPSHUDWXUL vQDOWH QR[H HWF

UHGXFHUHD QXP UXOXL GH RSHUDWRUL XPDQL DQJDMD L vQ FRQGXFHUHD L FRQWUROXO SURFHVHORU GH SURGXF LH

2.1. Clasificarea sistemelor automate6LVWHPHOH DXWRPDWH VH FODVLILF , 'XS GXS XUP WRDUHOH FULWHULL

IHOXO DF LXQLL DXWRPDWXOXL DVXSUD LQVWDOD LHL FRQWLQX vQ FDUH DF LXQHD DXWRPDWXOXL DVXSUD

-

VLVWHPH DXWRPDWH FX FRPDQG

LQVWDOD LHL QX VH vQWUHUXSH SH WRDW

GXUDWD SURFHVXOXL GH FRPDQG

30


-

VLVWHPH DXWRPDWH FX FRPDQG LQWHUYDOH GH WLPS FDUH VH UHSHW

GLVFRQWLQX GXS

, la care comanda se transmite la

DQXPLWH OHJL

,, Q IXQF LH GH VFRSXO XUP ULW VLVWHPH FX FRPDQG

- program -

DXWRPDW SHQWUX UHDOL]DUHD XQRU RSHUD LL

VDX FLFOXUL GH OXFUX SH ED]D XQRU LQIRUPD LL SURJUDPD

te, transmise dintr-un

dispozitiv tehnic; VLVWHPH FX UHJODUH DXWRPDW SHQWUX PHQ LQHUHD XQXL DQXPLW UHJLP GH OXFUX

- SDUDPHWULL WHKQRORJLFL WHPSHUDWXU la nivel prestabilit; VLVWHPH GH VHPQDOL]DUH DXWRPDW VLVWHPH GH DYHUWL]DUH DXWRPDW

SUHVLXQH GHELW YLWH]

GH WUHFHUH HWF

SH ED]D XQXL FRG FRQYHQ LRQDO

SHQWUX LQGLFDUHD DSDUL LHL XQRU QRL FRQGL LL vQ

procesul tehnologic; VLVWHPH GH SURWHF LH DXWRPDW SHQWUX SUHYHQLUHD GHS LULL OLPLWHORU GH OXFUX

admisibile; VLVWHPH GH EORFDUH DXWRPDW SHQWUX vPSLHGLFDUHD HIHFWX ULL XQRU RSHUD LL LQFRUHFWH QHGRULWH DYDULL HYDFX UL GH SURGXVH QRFLYH HWF ,,, 'LQ SXQFW GH YHGHUH DO FRPSOH[LW LL VWUXFWXULL VLVWHPXOXL DXWRPDW VH GLVWLQJ

6LVWHPHOH

VLVWHPH FRQYHQ LRQDOH GH DXWRPDWL]DUH VLVWHPH FRPSOH[H FX VWUXFWXU FRQYHQ LRQDOH GH HYROXDW

DXWRPDWL]DUH

sunt realizate cu regulatoare

FRQYHQ LRQDOH L VH XWLOL]HD]

SHQWUX D XQRU SDUDPHWUL WHKQRORJLFL FkQG VH QXPHVF VLVWHPH FX UHIHULQ D XQXL GH IL[ SDUDPHWUX WHKQRORJLF GXS XQ VH SURJUDP QXPHVF

PHQ LQHUHD FRQVWDQW GH UHJODUH DXWRPDW

PRGLILFDUHD SUHVWDELOLW

DXWRPDW vQ

VDX

IXQF LH

DOW

SDUDPHWUX

WHKQRORJLF

FkQG

VLVWHPH GH XUP ULUH DXWRPDW 6LVWHPHOH DXWRPDW vQ FX VWUXFWXU HYROXDW FX

FX P ULPH GH UHIHULQ UHDOL]HD] IXQF LXQL GH

PRELO FRPSOH[H GH SULQ FRQGXFHUH XWLOL]DUHD

FRQFRUGDQ

DQXPL L

LQGLFDWRUL

SHUIRUPDQ

calculatoarelor analogice sau numerice. Comenzile elaborate de sistemul automatFRPSOH[ GHWHUPLQ PHQ LQHUHD LQGLFDWRULORU GH SHUIRUPDQ OD YDORUL H[WUHPH PLQLPH VDX PD[LPH vQ FRQGL LD DF LXQLL SHUWXUED LLORU 'H DFHHD vQ DFHVW WLS GH VLVWHPH VH GLIHUHQ LD] VLVWHPH H[WUHPDOH DGDSWLYH L VLVWHPH RSWLPDOH 3URSULHW 3HUIRUPDQ HOH LOH VLVWHPHORU DXWRPDWH VLVWHPHORU DXWRPDWH UH]XOW GLQ SURSULHW LOH ORU VHQVLELOLWDWH YDULH]H FkW PDL

rapiditate, sWDELOLWDWH L SUHFL]LH LQGLIHUHQW GH FLUFXLW Sensibilitatea UHSUH]LQW LQWHUYDOXO PLQLP GH WLPS vQ FDUH WUHEXLH V P ULPHD FDUH VH UHJOHD] xi, xe SHQWUX FD VLVWHPXO DXWRPDW V VH GHFODQH]H Rapiditatea VH UHIHU OD FDSDFLWDWHD VLVWHPHORU DXWRPDWH GH D U VSXQGHUDSLG OD DF LXQHD SHUWXUED LLORU

Stabilitatea HVWH FDUDFWHUL]DW SULQ DPRUWL]DUHD intrare (xi FkQG DX ORF YDULD LL EUXWH DOH DFHVWHLD

UDSLG

D RVFLOD LLORU P ULPLL GH

3HUIRUPDQ HOH VLVWHPHORU DXWRPDWH GHILQHVF SUHFL]LD DFHVWRUD L VH SRW DSUHFLD SH

31

TEHNOLOGII INDUSTRIALEED]D DQDOL]HL U VSXQVXOXL LQGLFLDO 3HQWUX H[HPSOLILFDUH VH DQDOL]HD] FRPSRUWDUHD

sistemelor automate la o SHUWXUED LH GH WLS WUHDSW SHUWXUED LD FHD PDL GLILFLO FDUH SRDWH V DSDU vQWU-XQ VLVWHP RELQXLW 'DF VLVWHPXO U VSXnde convenabil la oSHUWXUED LH WUHSWDW vQ PRG FHUW VH YD FRPSRUWD PDL ELQH OD SHUWXUED LL PDL PLFL 5 VSXQVXO VLVWHPXOXL DXWRPDW OD SHUWXUED LL GH WLS WUHDSW vQ IXQF LH GH WLPS SRDUW WRDUHD UHOD LH

numele de U VSXQV LQGLFLDO (fig. 2.1.). Factorul de amortizare a oscLOD LLORU f HVWH GDW GH XUPf=13HUIRUPDQ HOH

3 1SH FDUH WUHEXLH V OH vQGHSOLQHDVF VLVWHPHOH

(2.1)DXWRPDWH VH SRW

H[SULPD vQ IHOXO XUP WRU

tr tr impus, unde tr LPSXV HVWH R YDORDUH VWDELO LPSXV FkW PDL PLF 1 impus FRQGL LH FH DSDUH vQWUXFkW QX WRDWH VLVWHPHOH SURFHVHOHGHS LUHD OLPLWHORU LPSXVH SULQ WHKQRORJLD UHVSHFWLY

IDF

to to impus

GHFL DWLQJHUHD SHQWUX SULPD GDW

D QRLL YDORUL LPSXVH WUHEXLH V

VH

FkW PDL UDSLG

VXSRUW

st st impusPDUH P VXU

DFHDVW

SHUIRUPDQ

LQGLF

SUHFL]LD GH UHJODUH GH HD GHSLQGH vQ

FDOLWDWHD SURGXVXOXL IDEULFDW vQ LQVWDOD LD DXWRPDWL]DW

)LJ 5 VSXQVXO VLVWHPXOXL DXWRPDW OD XQ VHPQDO WUHDSW

to - WLPSXO GH vQFHSXW DO SHUWXUED LHL t1 - durata GH OD DSDUL LD SHUWXUED LHL SkQ OD OLQLWLUHD SURFHVXOXL GXUDWD UHJLPXOXL tranzitoriu); tc - WLPSXO GH FUHWHUH GH OD LQWUDUHD U VSXQVXOXL VLVWHPXOXL vQ EDQGD - SkQ 1 - suprareglajul, respectiv amplitudinea primei osFLOD LL D UHJLPXOXL WUDQ]LWRULX st - HURDUHD vQ UHJLP VWD LRQDU GLIHUHQ D GLQWUH YDORDUHD SUHVFULV OD LQWUDUHLGHDO L YDORDUHD UHDO D P ULPLL GH LHLUH vQ UHJLP VWD LRQDU OD LHLUHD GLQ DFHDVW EDQG

5HJLPXO WUDQ]LWRULX VH FRQVLGHU

vQFKHLDW vQ PRPHQWXO vQ FDUH DEDWHULOH P ULPLL

32

CAPITOLUL II $XWRPDWL]DUHD FLEHUQHWL]DUHD L URERWL]DUHD SURFHVHORU WHKQRORJLFHUHJODWH ID GH YDORDUHD VWD LRQDU VH vQFDGUHD] L U PkQ vQ OLPLWD

+2% din valoarea

VWD LRQDU

f f impus - IDFWRUXO GH DPRUWL]DUH FH WLQGH F WUH Un regim supra-DPRUWL]DW HVWH QHFRUHVSXQ] WRU GHRDUHFH6LVWHPH FRQYHQ LRQDOH GH DXWRPDWL]DUH 65$ DXWRPDWL]DUH

GXUDWD UHJLPXOXL WUDQ]LWRULX

HVWH IRDUWH PDUH L SULQ XUPDUH LQWUDUHD vQ UHJLP VWD LRQDU V

-ar face foarte lent.

2.3.

6LVWHPH GH UHJODUH DXWRPDW 6LVWHPHOH FRQYHQ LRQDOH GH

65$

VH

UHSUH]LQW

VLPEROLF

standardizat, prin schema-EORF

ILJ vQ FDUH VH LQGLF HOHPHQWHOH FR

mponente,

OHJ WXULOH GLQWUH DFHVWH HOHPHQWH P ULPLOH FDUH VH WUDQVPLW SULQ DFHVWH OHJ WXUL VHQVXO GH WUDQVPLWHUH DO DFHVWRU P ULPL 6FKHPD EORF QX VH UHIHU

-

OD FDUDFWHULVWLFLOH IL]LFH DOH GH OD XQ VHPQDO GH LQWUDUH XQ SDUDPHWUX GH WUHFHUH DFKLHUH HWF

XQXL VLVWHP VSHFLILF FL QXPDL OD UHOD LLOH IXQF LRQDOH GLQWUH GLIHULWHOH S U L DOH DFHVWXLD Q SULQFLSLX vQ SURFHVXO GH UHJODUH DXWRPDW FDUH HVWH R P ULPH GH FRPDQG FRPSR]L LH S+ HWF QWUXFkW VHPQDOHOH WUDQVPLVH GH P ULPHD GH LQWUDUH DX vQ PDMRULWDWHD FD]XULORU R HQHUJLH FX PXOW PDL PLF GHFkW FHD SULQ QHFHVDU DF LRQ ULL HOHPHQWHORU GH H[HFX LH P ULPHD GH LQWUDUH HVWH DPSOLILFDW VH SOHDF

DO DFHVWXLD GH H[HPSOX GHELW WHPSHUDWXU SUHVLXQH YLWH]

qi LQGHSHQGHQW

GH SURFHV L UHSUH]LQW

intermediul unui dispozitiv de amplificare sau

de conversie Ae, Aj.ez

Nez

i

D D

aRA

R

c

Ae

c

m

E

P

ep

e

rAi

r

M

e

Fig. 2.2. 6FKHPD EORF D XQXL VLVWHP GH UHJODUH DXWRPDW

65

A).

P - procesul reglat; M - traductor; RA - regulator automat: D - HOHPHQW GH FRPSDUD LH R - element de reglare; E - RUJDQ GH H[HFX LH 1 - EORF ILFWLY GH LQWURGXFHUH D SHUWXUED LHL (parte din proces); e - P ULPH GH LHLUH - SDUDPHWUX FDUH VH UHJOHD] Hp - FRPSRQHQWD P ULPLL SHUWXUED LHL ] GH LHLUH GDWRULW SURFHVXOXL Hz - FRPSRQHQWD P ULPLL GH LHLUH GDWRULW r - P ULPHD GH LHLUH D WUDGXFWRUXOXL UHDF LD L - P ULPHD GH LQWUDUH D FLUFXLWXOXL UHIHULQ D a - P ULPHD DEDWHULL D = i - U VDX P ULPH GH DF LRQDUH F - P ULPHD GH FRPDQG GDW GH regulator; m - P ULPHD GH H[HFX LH $e, Aj - amplificatoare.

n schema-EORF

D

VLVWHPXOXL

GH

UHJODUH

DXWRPDW

65$

P ULPHD

GLQ SURFHV GHQXPLW L

SHQWUX FDUH VH UHDOL]HD]

UHJODUHD DXWRPDW

HVWH P

ULPHD GH LHLUH

e

33


parametru reglat. Prin reglarHD DXWRPDW VH XUP pentru parametrul reglat e FDUH SRDWH IL LQIOXHQ DWDF LRQHD] SULQ P ULPHD

UHWH RE LQHUHD XQHL DQXPLWH YDORUL vQ WLPSXO GHVI XU ULL SURFHVXOXL GH SULQ EORFXO 1 L

XQHOH SHUWXUED LL FXP DU IL GHELW FRQFHQWUD LH WHPSHUDWXU SUHVLXQH S+ 0 ULPHD GH SHUWXUED LH LQWHUYLQH vQ FLUFXLWXO GH UHJODUH DXWRPDW

- ez.

DSOLFDUH OHJLL VXSUDSXQHULL FDX]HORU L HIHFWHORU P ULPHD GH LHLUH GLQ FLUFXLW GHYLQH

ez

DVXSUD P ULPLL GH LHLUH

ep din proces, astfel nct, prin

e = ep + ez n cazul n FDUH HIHFWXO SHUWXUED LHL QX SRDWH IL QHJOLMDW P ULPHD GH LHLUH GLQ proces e LQWU vQ WUDGXFWRUXO M VLWXDW SH OLQLD GH UHDF LH D FLUFXLWXOXL GH UHJODUH GLQ FDUH LHVH FD P ULPH GH UHDF LH r Q HOHPHQWXO GH FRPSDUD LH D, din cadrul regulatorului (C), sLWXDW SH OLQLD GLUHFW D FLUFXLWXOXL LQWU P ULPHD GH LQWUDUH i L P ULPHD GH UHDF LH r DPEHOH DX DFHHDL QDWXU IL]LF L VH IDFH GLIHUHQ D L r = a. a = 0, atunci i = r; i = H L QX VH SURGXFH UHJODUHD 'DF a 0 atunci i r, i e se prRGXFH UHJODUHD DXWRPDW 0 ULPHD GH DF LRQDUH a LQWU vQ GLVSR]LWLYXO GH UHJODUH 5 GLQ FDUH LHVH FD P ULPH GH FRPDQG c DFHDVWD HVWH R IXQF LH SUHVWDELOLW GH P ULPHD a, respectiv de GHULYDWHOH L LQWHJUDOHOH DFHVWHLD vQ UDSRUW FX WLPSXO vQ IXQF LH GH tipul dispozitivului de reglare. 0 ULPHD GH FRPDQG c LQWU vQ HOHPHQWXO GH H[HFX LH URELQHW FX PHPEUDQ L - resort pentru UHVRUW SHQWUX PRGLILFDUHD GHELWXOXL GH H[HPSOX URELQHW FX PHPEUDQ SR]L LRQDUH L PRGLILFDUHD SUHVLXQLL HWF L ILQDOL]HD] DF Lunea regulatorului automat.(OHPHQWXO GH H[HFX LH ( H[HUFLW R DF LXQH GLUHFW DVXSUD SURFHVXOXL DVWIHO vQFkW V VH DVLJXUH DWLQJHUHD YDORULL SUHVFULVH SHQWUX P ULPHD GH LHLUH

e. n HOHPHQWXO GH H[HFX LH VH GHRVHEHVF GRX S U L GLVWLQFWH - o parte de aF LRQDUH VHUYRPRWRU E1 FDUH SULPHWH OD LQWUDUH P ULPHD GH FRPDQG c L SURGXFH OD LHLUH R P ULPH LQWHUPHGLDU x GH RELFHL GH QDWXUPHFDQLF

organ de reglare, E2 FDUH WUDQVIRUP P ULPHD x SULPLW GH OD VHUYRPRWRU vQ P ULPH GH H[HFX LH m. Servomotoarele pot fi dispozitive pneumatice, electrice sau hidraulice, iar organele de reglare sunt mecanice sau electrice. -

R SDUWH GH UHJODUH GHQXPLW

)LJ 6FKHPD EORF D HOHPHQWXOXL GH H[HFX LH

n concluzie,UHJODUH DXWRPDW P ULPLL GH &RPDQGD LHLUH IXUQL]DW

UHJODUHD DXWRPDW D RELHFWLYXOXL GH

VH HIHFWXHD] ID GH

vQ FLUFXLW vQFKLV QXPLW YDORDUHD GH LPSXV DO DFHVWHL

EXFO

GH

9DORDUHD P ULPLL GH FRPDQG FRQGXV GH GLVSR]LWLYXO

HVWH HODERUDW HVWH

SH ED]D GHWHUPLQ ULL P ULPL FDUH WUDQVPLV LQVWDOD LHL

DXWRPDWL]DUH

tehnologice - obiectivul condus, prin elemenWXO

H[HFX LH

VLVWHPXOXL

34

CAPITOLUL II $XWRPDWL]DUHD FLEHUQHWL]DUHD L URERWL]DUHD SURFHVHORU WHKQRORJLFHDF LRQHD] vQ YHGHUHD VDWLVIDFHULL RELHFWLYHORU UHJO ULL DXWRPDWH ,QIRUPD LD GHVSUH

HYROX LD LHLULL VLVWHPXOXL HVWH SUHOXDW

SULQ OHJ WXUD LQYHUV GH UHDF LH FX DMXWRUXO

WUDGXFWRUXOXL L D GLVSR]LWLYXOXL GH FRQYHUVLH

- FRQYHUWRU FDUH DVLJXU

FRPSDWLELOLWDWHD

P ULPLL GH LHLUH FX P ULPHD GH LQWUDUH SUHVFULV

Circuitul de reglare FDOHD GLUHFW

HVWH DOF WXLW GLQ WRWDOLWDWHD GLVSR]LWLYHORU HOHPHQWHORU GH

DXWRPDWL]DUH L D LQVWDOD LHL VDX D SURFHVXOXL FH VH VXSXQH UHJODMXOXL L VH FRP vQ FDUH VXQW VLWXDWH UHJXODWRUXO HOHPHQWXO GH HOHPHQWXO DXWRPDWL]DW FD RELHFWLY DO UHJO ULL FDOHD LQYHUV WUDGXFWRUXO

pune din:L

H[HFX LH

FDOHD GH UHDF LH vQ FDUH HVWH VLWXDW HOHPHQWXO GH P VXU

L HOHPHQWXO GH FRQYHUVLH D P ULPLL P surate n semnal, comparabil cu cel din elementul de comparare (convertorul). UHJODUH DXWRPDW VLVWHPXO HVWH GHYLQH LQVHQVLELO SULQ OD SHUWXUED LL EXFOHL GH GHRDUHFH UHJODUH L SH DVXSUD LHLULL FRQWURODW vQFKLGHUHD

3ULQ HIHFWXO

DFHVWRUD

FRPSHQVDW GH F WUH GLVSR]LWLYXO GH DXWRPDWL]DUH FDUH RIHU

R P ULPH GH FRPDQG

baza unei legi prestabilite. $SDUDWH L HFKLSDPHQWH 3HQWUX UHDOL]DUHD VLVWHPHORU GH UHJODUH DXWRPDW VH XWLOL]HD] DSDUDWH L

echipamente de o mare diversitate, ca: traductoare, regulatoare automate, elemente deH[HFX LH GLVSR]LWLYH GH VHPQDOL]DUH FRPDQG L LQWHUEORFDUH HWF

(OHPHQWH SHQWUX P VXUDUHD SDUDPHWULORU 7UDGXFWRDUH Q FDGUXO LQVWDOD LLORU GH DXWRPDWL]DUH P VRDUH XQ SDUDPHWUX WHKQRORJLF L V IL WUDQVPLV OD GLVWDQ

traductorul HVWH XQ HOHPHQW -l transforme ntr-R DOW P ULPH IL]LFFRUHVSXQG

FDSDELO V DSW GH D

FD LQIRUPD LH DVXSUD P VXU WRULL VXE IRUP DLE

GH VHPQDO GLQ SXQFW GH YHGHUH LVDX GRPHQLX

7UDGXFWRUXO ILLQG XQ DSDUDW GH P VXU WUHEXLH V

metrologic, respectiv s

XQHOH FDUDFWHULVWLFL IXQF LRQDOH FD JDP

GH P VXUDUH SUHFL]LH VHQVLELOLWDWH KLVWHUH]LV UHSURGXFWLELOLWDWH OLPLWH GH IXQF LRQDUH

n mediul ambiant, termostabilitate, fiabilitate etc. Clasificarea traductoarelor VH UHDOL]HD] importante:, 'XS

GXS

XUP WRDUHOH

FULWHULL

PDL

QDWXUD VHPQDOXOXL LQIRUPD LRQDO HPLV GH DGDSWRU

,,

traductoare cu semnal pneumatic unificat n gama 20-100 kPa sau traductoare pneumatice; traductoare cu semnal electric, unificat sau neunificat, de curent continuu, n diverse game (420 mA; 10- P$ D FXQRVFXWH VXE GHQXPLUHD GH traductoare electronice.Q IXQF LH GH HOHPHQWHOH VHQVLELOH UHVSHFWLY GHWHFWRDUHOH XWLOL]DWH vQ

FRQVWUXF LD DSDUDWHORU GH P VXUDW

-

traductoare cu detectoare mecanice: elemente elastice, plutitoare, elementeGH GHSODVDUH OLQLDU VDX URWDWLY

traductoare cu detectoare electrice sau electronice: electrozi termoelectrozi, rezistive, capacitive, fotocelule, piezoelectrice etc.;WUDGXFWRDUH FX GHWHFWRDUH GH UDGLD LL

35


III. Clasificarea

GXS

SDUDPHWUXO P VXUDW WUDGXFWRDUH GH SUHVLXQH WHPSHUDWXU FKLPLF GH FRPSR]L LH HWF

GHELW QLYHO S+ FRQFHQWUD LH DQDOL]

Elementul comun - adaptorul Adaptorul este un element comun pentru seria de traductoare a unui sistem unificat al aparatelor GH DXWRPDWL]DUH L SRDWH IL pneumatic (semnal mecanic deplasare semnal pneumatic), electronic - deplasare curent (semnal mecanic deplasare semnal electric tensiune, curent), electronic - tensiune curent (semnal electric tensiune electric tensiune sau curent). Adaptoarele pneumatice UHDOL]HD] QXPDL FRQYHUVLD VHPQDOHORU PHFDQLFHGHSODV UL GDWH GH HOHPHQWHOH VHQVLELOH vQ VHPQDO SQHXPDWLF XQLILFDW

Adaptoarele electronice DFRSHU vQWUHDJD JDP GH VHPQDOH FDUH VXUYLQ GH OD elementele sensibile transformndu-le n semnale unificate de curent continuu n diverse game: 2-10 mA; 4-20 mA. Elemente sensibile pentru traductoare a. Elementele sensibile pentru traductoarele de presiune. n calitate de elemente elastice pentru traductoarele de presiune, se folosesc:EXUGXIXUL PHPEUDQH WXEXO %RXUGRQ IXQF LRQDUH D F URU IXQF LRQDUH VH ED]HD] XOWHULRU SH

convertirea unei presiuni (de obicei peste 1 atm) ntr-R GHSODVDUH OLQLDU WUDQVIRUPDW vQWU-R P ULPH HOHFWULF 'HSODVDUHD UHDOL]DWFX SUHVLXQHD DSOLFDW DGLF

DFHDVWD HVWH VXE DF LXQHD

SUHVLXQLL HVWH SUDFWLF SURSRU LRQDO

VH VDWLVIDFH UHOD LD

d=KP n care: d GHSODVDUHD UH]XOWDW

(2.2) K FRQVWDQW GH SURSRU LRQDOLWDWH GHSHQGHQW HOHPHQWXOXL HODVWLF GH

GLPHQVLXQLOH JHRPHWULFH GH FRQVWUXF LH L GH PR

dulul de elasticitate al materialului

utilizat pentru elementul elastic; P - SUHVLXQHD DSOLFDW

Materialele din care se construiesc elementele elastice (elementele sensibile celePDL VROLFLWDWH GLQ SXQFW GH YHGHUH DO FRQGL LLORU GH IXQF LRQDUH FD PHGLL DJUHVLYH WHPSHUDWXUL ULGLFDWH VDX VF ]XWH HWF VXQW DOLDMHOH GH FXSUX VDX R HOXULOH L R HOXULOH LQR[LGDELOH GH WLS KDVWHOR\ 6XE DF LXQHD SUHVLXQLL EXUGXIXO VH DOXQJHWH Q FD]XO PHPEUDQHL GDF XQHL IH H D DFHVWHLD VH H[HUFLW H[HUFLWDW DVXSUD PHPEUDQHL HVWH GDW R SUHVLXQH S1 SH FHDODOW GH UHOD LD ID DVXSUD R SUHVLXQH S2 DWXQFL IRU D

-fosfor, cupru-beriliu, alama

F = (p2 - p1)A n care: p1, p2 - presiuni (Pa); A HVVWH SURSRU LRQDO VXSUDID D PHPEUDQHL P

(2.3)2

). Deplasarea membranei

FX GLIHUHQ D GH SUHVLXQH

36


Presiunea p1

Presiunea p2

Presiunea

a

b

Fig. 2.4. Elemente sensibile pentru traductoare de presiune. a - element sensibil cu burduf; b - HOHPHQW VHQVLELO FX PHPEUDQ 2 FDWHJRULH LPSRUWDQW IRUPHD] GH WUDGXFWRDUH GH SUHVLXQH FX HOHPHQW VHQVLELO HODVWLF R

presostate sau manometre cu contacte GDF DX L XQ LQGLFDWRU /D DFHVWH DSDUDWe, locul adaptorului deplasare semnal analogic continuu (electric sau pneumatic) este luat de un dispozitiv cu contacte electrice UHJODELOH vQ OLPLWHOH GRPHQLXOXL GH P VXUDUH DF LRQDW GH HOHPHQWXO VHQVLELO $FHVWH DSDUDWH DX R ODUJ XWLOL]DUH vQ LQVWDOD LLOH GH VXSUDYHJKHUH ILLQG IRORVLWH SHQWUX VHPQDOL]DUHD GHS LULL XQRU OLPLWH SUHVWDELOLWH VDX vQ LQVWDOD LLOH GH FRPHQ]L L LQWHUEORF UL DXWRPDWH DOH XWLODMHORU WHKQRORJLFH

WUDGXFWRDUHOH VXE GHQXPLUHD GH

Traductoarele electronice de presiune au elementele sensibile formate din sesizoare piezorezistive integrate ntr-o punte Wheastone. Elementele sesizoareSLH]RUH]LVWLYH FULVWDOH GH VLOLFLX GRSDWH FX LPSXULW IRDUWH VHQVLELOH OD YDULD LL DOH SUHVLXQLL L GH ERU DX SURSULHWDWHD F VXQW FX YDULLQGX L

-

FRQGXFWDQ D

SURSRU LRQDO

presiuQHD DSOLFDW

'RPHQLLOH GH P VXUDUH DOH DFHVWRU WUDGXFWRDUH HOHFWURQLFH VXQW FRPSDUDELOH FX FHOH DOH WUDGXFWRDUHORU FX HOHPHQW VHQVLELO HODVWLF vQ VFKLPE SHUIRUPDQ HOH VXQW QHW

superioare prin precizie, histerezis, sensibilitate. b. Elemente sensibile SHQWUX WUDGXFWRDUH GH WHPSHUDWXU(OHPHQWHOH VHQVLELOH vQWkOQLWH FXUHQW vQ WUDGXFWRDUHOH VDX LQVWDOD LLOH GH P VXUDUH D WHPSHUDWXULL VXQW UH]HUYRDUHOH EXOE WHUPRPHWULFH WHUPRFXSOHOH WHUPRUH]LVWHQ HOH L SLURPHWUHOH GH UDGLD LH

Rezervoarele (bulb) termometrice IXQF LRQHD]GH GLODWDUH YROXPHWULF

vQ SULQFLSLX SH ED]D OHJLORU IL]LFH

L FUHWHUH D SUHVLXQLL IOXLGHORU GH XPSOHUH OLFKLGH JD]H VDX

YDSRUL VDWXUD L DL XQRU VXEVWDQ H YRODWLOH FX WHPSHUDWXUD 6XE LQIOXHQ D WHPSHUDWXULL YDULD LD YROXPXOXL GH OLFKLG VDX YDULD LLOH YROXPXOXL L SUHVLXQLL JD]XOXL VDX D YDSRULORU VDWXUD L VH WUDQVPLW SULQ LQWHUPHGLXO XQXL WXE FDSLODU OD HOHPHQWXO VHQVLELO DO XQXL

37

TEHNOLOGII INDUSTRIALEWUDGXFWRU GH SUHVLXQH FDUH WUDQVIRUP DFHVWH YDULD LL vQWU

-o deplasare G D F

UHL P ULPH

poate fi FRQYHUWLW T = f()

vQ VHPQDOH HFKLYDOHQWH FX P ULPHD WHPSHUDWXULL FRQIRUP UHOD LHL

(2.4)DX OD ED]D SULQFLSLXOXL ORU GH IXQF LRQDUH GLIHULW DSDUL LD VXQW SXVH XQHL IRU H PHWDOH GH QDWXU

Termocuplele

WHUPRHOHFWURPRWRDUH ( DWXQFL FkQG GRX

L MRQF LXQLOH ORU VXGXULOH VH J VHVF OD WHPSHUDWXUL GLIHULWH 71 L 72

n contact ) (fig.2.5).

T2

A BT1

Fig. 2.5. Termocuplu.A, B - metale diferite; T1, T2 - temperaturile punctelor rece, respectiv cald; V - milivoltmetru.

7HQVLXQHD HOHFWURPRWRDUH 8 HVWH SURSRU LRQDO

FX GLIHUHQ D GH WHPSHUDWXU

GLQWUH

SXQFWXO FDOG L SXQFWXO UHFH DO MRQF LXQLL WHUPRFXSOXOXL

U = (T2 - T1)

(2.5)

unde: - FRQVWDQW 9. T1 - temperatura punctului rece, K; T2 - temperatura punctului cald, K; U - tensiunea electromotoare (V).'LIHUHQ D GH SRWHQ LDO FDUH FUHHD] WHQVLXQHD HOHFWURPRWRDUH VH RE LQH GDWRULW

electronilor. care n punctul cald al metalului au o energie mai mare dect n punctul UHFH DO MRQF LXQLL 7HUPRFXSOHOH FRQYHUWHVF WHPSHUDWXUD vQWU-R P ULPH HOHFWULF 8FDUH SRDWH IL WUDQVPLV OD GLVWDQ

Tabelul 2.1. Materiale pentru realizarea termocuplelor. Materiale pentru termocuple Domeniul de utilizare ( o C) 3ODWLQ - 3ODWLQ FX 5KRGLX 01600 Fier - Constantan (55-60% Cu, 45-40% Ni) 190760 Cupru - Constantan 2003717HUPRFXSOHOH VXQW PRQWDWH vQ WXEXUL GH SURWHF LH PHWDOLFH SHQWUX WHPSHUDWXUL

ntre 425-1250C sau ceramice, pentru temperaturi cuprinse ntre 1050-1650C.(IHFWXO GH SURSDJDUH DO F OGXULL SULQ WXEXO GH SURWHF LH SRDWH SURGXFH vQWkU]LHUL GH SkQ OD VHF vQ U VSXQVXO WHUPRFXSOXOXL OD R YDULD LH UDSLG GH WHPSHUDWXU 7HQVLXQLOH PLOLYRO LORU SkQ OD VXWH

electromotoaUH

JHQHUDWH

GH

WHUPRFXSOXUL

VXQW

GH

RUGLQXO

38


de mV.7HUPRUH]LVWHQ HOH VH ED]HD] SH PRGLILFDUHD UH]LVWHQ HL HOHFWULFH D XQXL FRQGXFWRU FX WHPSHUDWXUD FRQIRUP UHOD LHL

Rt = Ro(1+t)

(2.6)GH

n care: Rt - UH]LVWHQ D OD WHPSeratura t C; Ro - UH]LVWHQ D OD WHPSHUDWXUD - FRHILFLHQW GH YDULD LH D UH]LVWHQ HL FX WHPSHUDWXUD t - temperatura.0DWHULDOHOH vQWUHEXLQ DWH SHQWUX WHUPRUH]LVWHQ H WUHEXLH V YDULD LH D UH]LVWHQ HL FX WHPSHUDWXUD PDUH V D UH]LVWHQ HL FX WHPSHUDWXUD 7HUPRUH]LVWHQ HOH VH UHDOL]HD] VXE IRUPD XQRU ERELQH GLQ SODWLQ ILH VWDELOH L V DLE

C;

XQ FRHILFLHQW GH

SUH]LQWH R YDULD LH OLQLDU

VDX QLFKHO SH

un suport izolator, introdus ntr-XQ WXE GH SURWHF LH GLQ R HO VSHFLDO VDX PDWHULDO ceramic. DomeniXO GH P VXUDUH DO DFHVWRUD HVWH FXSULQV vQWUH -& L & Termistorii sunt discuri, sfere sau bare din materiale semiconductoare cuGLDPHWUXO GH Fk LYD PP SkQ ED]HD] SH YDULD LD OLQLDU OD OD FP L JURVLPHD GH Fk LYD FP )XQF LRQDUHD DFHVWRUD VH D UH]LVWHQ HL PDWHULDOHORU VHPLFRQGXFWRDUH vQ FDUH vQ UDSRUW DX FX R WHPSHUDWXUD UHVSHFWLY vQF O]LUHD VHPLFRQGXFWRULORU HOHFWURQLL

PRELOLWDWH UHGXV FUHWH QLYHOXO HQHUJHWLF DO HOHFWURQLORU FUHWH PRELOLWDWHD DFHVWRUD

astfel nct materialele

15890022-Tehnologii-industriale

Documents

Transcript of 15890022-Tehnologii-industriale