www.kaeser.com

l!JJ=H=l:lCOMPRESOARE

Tehnica aerului comprimatNoţiuni fundamentale, sfaturi şi sugestii

Cât de mult vă costă aerul comprimat? Pentru a afla, solicitati de la KAESER o analiză a consumului de

3 3

aer comprimat (ADA). Veti găsi mai multe informaţii în capitolele 11 ^ 13 din broşura noastră "Analiză şi consiliere".

Nume:Firmă:Adresă:Localitate & cod

poştal:Telefon şi fax:

vă rog trimiteţi-mi, gratis şi fără nicio obligaţie, o broşură 5 "Analiză şi consiliere".

sunt interesat în efectuarea unei analize. Vă rog să mă ' contactaţi.KAESERKOMPRESSOREN SRL

Bdul. Ion Mihalache 179 011181 Bucureşti - 1, România

Informaţii şi instrumente suplimentare pentru corecta planificare a sistemului Dvs. de aer comprimat le puteţi accesa online la:

www.kaeser.com> Servicii> Analiză şi consiliere

□ Da□ Da

I7.UH =J:1COMPRESOARE

Cuprins

04 1. Ce este aerul comprimat?

06 2. Tratarea eficientă a aerului comprimat

08 3. De ce avem nevoie de aer comprimat uscat?

10 4. Condensul: Evacuare corectă

12 5. Condensul: Tratare sigură şi economică

14 6. Controlul eficient al compresorului

16 7. Control în bandă de presiune:

Coordonarea optimă a compresoarelor în funcţie de consum

18 8. Economie de energie prin recuperare de căldură

20 9. Evitarea pierderilor de energie (1):Proiectarea şi instalarea unei reţele de aer

22 10. Evitarea pierderilor de energie (2):Optimizarea unei reţele de aer existente

24 11. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (1):Analiza necesarului de aer (ADA)

26 12. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (2):Stabilirea celei mai eficiente soluţii

j

28 13. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (3):Analiza necesarului de aer (ADA) - Stabilirea situaţiei actuale

30 14. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (4):Răcirea eficientă a compresoarelor - Răcire cu aer

32 15. Utilizarea corectă a sistemelor de aer:Asigurarea pe termen lung a fiabilităţii şi costurilor minime

Cu aerul com

4

primat este acelaşi lucru ca şi cu multe alte aspecte din viaţă: o cauză mică poate avea un efect major - atât

în sens pozitiv cât şi în sens negativ. La o privire mai atentă, lucrurile sunt adesea diferite de ceea ce păreau

6

1. Ce este

aerul comprimat?

iniţial. In condiţii nefavorabile aerul

) )

comprimat poate fi costisitor, darîn condiţii bune este incredibil

!

de economic. Sfaturile noastre după toate probabilităţile vor oferi rezultate pe termen lung mai bune decât cele ale unui consultant de investiţii. în acest prim capitol vă vom explica termenii utilizaţi în tehnica aerului comprimat şi lucrurile pe care ar trebui să le aveţi în vedere în legătură cu aceştia.

1. Debit de aerDebitul de aer al unui compresor (cunoscut şi ca debit de aer raportat la condiţiile de aspiraţie sau FAD - "free air delivery") este volumul expandat de aer pe care acesta îl împinge în reţeaua

de aer într-un interval de timp dat. Metoda corectă pentru măsurarea acestui volum este dată în standardele: IS01217, anexaCşi DIN 1945, partea 1, apendice F (anterior CAGI-Pneurop PN 2 CPTC 2). Pentru a măsura debitul de aer se procedează astfel: întâi se măsoară temperatura, presiunea atmosferică şi umiditatea la aspiraţia compresorului. Apoi, se măsoară pre-siunea maximă de lucru, temperatura şi volumul de aer comprimat la refu-larea compresorului. în final volumul V2

măsurat la refularea compresorului este raportat la condiţiile de aspiraţie folo-

sind următoarea ecuaţie (vezi mai jos). Rezultatul este debitul de aer (FAD) al compresorului în ansamblu. Acesta nu trebuie confundat cu debitul blocului de compresie.

v2 x P2 x T1

T . x P ,

Notă:DIN 1945 şi ISO 1217 se referă doar la debitul blocului de compresie. Acelaşi lucru este valabil şi pentru norma anterioară CAGI-Pneurop PN 2 CPTC 1.

2. Putere la arbore motorPuterea la arborele motor este puterea mecanică pe care motorul o furnizează la arbore. Puterea nominală a motorului este puterea la arborele motor obţinută prin utilizarea optimă a puterii electrice şi a factorului de putere cos cp fără a supraîncărca motorul. Puterea nominală este indicată pe plăcuţa

de identificare a motorului.Notă: Dacă puterea la arborele motorului se abate prea mult de la puterea nominală a motorului, compresorul va funcţiona ineficient şi/sau va fi supus unui grad mai mare de uzură.

3. Putere specificăPuterea specifică a unui compresor este raportul dintre puterea electrică consumată şi debitul de aer livrat la o presiune de lucru dată. Puterea electrică consumată este suma puterilor consumate de toţi consumatorii dintr-un compresor, de exemplu, motor de antrenare, ventilator, pompă de ulei, încălzire suplimentară, etc. Dacă este nevoie de puterea specifică pentru o evaluare economică, trebuie să se ţină seama de compresor în ansamblu şi de presiunea maximă de lucru. Puterea totală consumată la presiune maximă este apoi împărţită la debitul de aer la presiune maximă.4. Consum de putere electricăConsumul de putere electrică reprezintă puterea absorbită de motorul de

antrenare de la reţeaua de alimentare, la o încărcare dată a arborelui (putere la arbore motor). Consumul de putere depăşeşte puterea la arborele motor cu valoarea pierderilor din motor - atât electrice cât şi mecanice - de la rul-

8

Putere nominală motor

5. EPACT - noua formulă pentru antrenare cu economie de energieEforturile din SUAde a reduce consumul de energie al motoarelor asincrone trifazate au avut ca rezultat Documentul cu privire la Politica Energetică (EPACT) devenit lege în 1997. Din 1998 KAESER vinde în Europa doar compresoare cu şurub conforme cu acest standard strict. Motoarele "EPACT" asigură câteva avantaje importante:a) Temperaturi de funcţionare mai scăzutePierderile interne de putere cauzate de generarea de căldură şi de frecări pot fi între 20% la motoarele mici şi 4-5% la motoarele mai mari de 160 kW. în cazul motoarelor EPACT, această pierdere de căldură este mult mai mică - în timp ce creşterea temperaturii de lucru în cazul unui motor convenţional la încărcare nominală este de aproximativ 80 K cu o rezervă de temperatură de 20 K (considerând clasa

de

izolaţie F). Creşterea temperaturii la un motor EPACT este de doar 65 K cu o rezervă de temperatură de 40 K în aceleaşi condiţii.b)Durată de viaţă mai lungă

Temperaturi de lucru mai scăzute înseamnă o solicitare termică

mai

mică a motorului,

a rulmenţilor motorului şi a bornelor. Rezultatul este o durată de

viaţă semnificativ mai lungă.

c ) 6 % mai mult aer comprimat cu un consum mai mic de energie

O pierdere mai mică de căldură duce este în măsură să obţină o creştere de până la 6% a debitului de aer comprimat şi o

îmbunătăţire de 5% în ceea ce priveşte puterea specifică.

Aceasta înseamnă un randament

îmbunătăţit, durată de funcţionare a compresorului mai mică şi un consum mai mic de putere electrică pe metrul cub de aer

comprimat produs.

P = U X I X V^X COS (Dn n

menţi, ventilator, etc. Consumul ideal de putere electrică P poate fi calculat cu următoarea formulă. Un, In, si cos cpn sunt date pe plăcuţa de identificare a motorului.

Randamentul motorului ţine seama de pierderile interne

GEEjBan

Consum de energie

\Debit de aer

Puterea electrică consumată

COMPRESOARE

fără ulei? Lăsând la o parte ceea ce pretinde fiecare producător, nu există îndoială că cea mai bună calitate, de aer comprimat fără ulei, poate fi obţinută atât cu sisteme de compresie uscată cât şi cu compresoare răcite cu fluid. Ideal deci, singurul factor care trebuie luat în considerare atunci când se alege un sistem de aereste eficienta.

)

1. Ce este aerul comprimat "fără ulei"?în conformitate cu ISO 8573-1, aerul comprimat poate fi descris ca fiind fără ulei dacă conţinutul de ulei (inclusiv uleiul în stare de vapori) este mai mic de 0,01 mg/m3. Aceasta reprezintă aproximativ patru sutimi

din uleiul conţinut în aerul atmosferic. Această cantitate este atât de mică încât de- abia poate fi măsurată. Dar ce se poate spune despre

calitatea aerului aspirat de compresor?Aceasta depinde, fireşte, în mare măsură de condiţiile de ambient. Chiar şi în zonele cu un grad normal de contaminare hidrocarburile din aer cauzate de emisiile din industrie şi trafic se pot situa între 4 şi 14 mg/m3, în zonele industriale, unde uleiul este folosit ca mediu de ungere, răcire şi prelucrare, conţinutul de ulei mineral din aer poate fi mult mai mare de 10 mg/m3. De-asemenea sunt prezente şi alte impurităţi precum dioxidul de sulf, funinginea, metalul şi praful.

2. De ce se tratează aerul?Orice compresor, indiferent de model, aspiră aerul contaminat, concentrează impurităţile

prin compresie şi, dacă nu se iau măsuri pentru a le îndepărta, le eliberează în reţeaua de aer comprimat.

a) Calitatea aerului in cazul compresoarelor "fără ulei"

Aceasta se aplică în special la compresoarele cu aşa-numita compresie "fără ulei". Datorită poluării sus-menţiona- te, este imposibilă producerea aerului comprimat fără ulei cu un compresor echipat doar cu un filtru de praf de trei microni. în afară de aceste filtre de praf, aşa-numitele compresoare fără ulei nu au alte componente de tratare a aerului.b) Calitatea aerului produs de compresoare răcite cu uleiPrin contrast, în cazul compresoarelor cu şurub răcite cu ulei, materiile agresive sunt neutralizate şi particulele solide parţial eliminate de fluidul (ulei) de răcire. în ciuda gradului înalt de puritate al aerului comprimat produs, tot nu se poate obţine aer comprimat fără conţinut de ulei folosind acest tip

de compresoare fără o formă de tratare a aerului. Nici compresoarele fără ulei şi nici cele răcite cu fluid/ulei nu pot furniza

10

Specialiştii dezbat de ani de zile subiectul privind cea mai eficientă metodă de tratare a aerului comprimat. Tema principală o constituie întrebarea: care este sistemul de compresoare care oferă cea mai eficientă metodă de producere a aerului comprimat

2. Tratarea eficientăa aerului comprimat

fără tratare un aer cla-sificat ca fără ulei în conformitate cu ISO 8573-1.c) Uscarea aerului comprimatînainte ca aerul comprimat să fie furnizat utilizatorului trebuie să fie suficient de uscat pentru a fi potrivit cu aplicaţia respectivă. în majoritatea cazurilor se foloseşte uscarea prin refrigerare deoarece este cea mai eficientă metodă (vezi "De ce avem nevoie de aer comprimat uscat?", pagina 8).3. Alegerea celui mai potrivit sistem de comprimareAlegerea unui compresor fără ulei pentru o anumită aplicaţie sau a unui compresor răcit cu ulei pentru altă aplicaţie nu trebuie să depindă doar de calitatea aerului comprimat produs de compresor ci şi de costul total al producerii şi tratării aerului pentru a obţine calitatea dorită. Factorii care trebuie luaţi în considerare includ energia consumată, costurile de întreţinere şi service, care pot reprezenta până la 90% din costul total al producerii aerului comprimat. Partea leului, de 75 până la 85 % o reprezintă costul cu energia. în gama de presiuni de la 500 mbar până la aproximativ 3 bar, sistemele fără ulei cum ar fi suflantele rotative [până la 2 bar] sunt foarte eficiente din punct de vedere energetic. Prin contrast, com- presoarele cu şurub răcite cu ulei sunt net superioare celor aşa-numite "fără ulei" din

punct de vedere al eficienţei energetice în domeniul de presiune de la 4 la 16 bar. La presiuni de peste 5 bar, compresoarele "fără ulei" trebuie să fie construite cu două trepte de com-presie pentru a putea obţine un raport rezonabil între consumul de energie şi debitul de aer livrat. Numărul mare de

11

Legendă: THNF = Filtru sacCurăţă aerul aspirat foarte contaminat şl cu prafZK = Separator centrifugalSepară condensul acumulatED = ECO-DrainPurjor de condens cu senzor

electronic de nivel FB = Prefiltru FC = Prefiltru

FD = Filtru de particule (fărâmiţare) FE = MlcroflltruSepară aerosolii de ulei şi particulele solide FE

= MlcroflltruSepară aerosolii de ulei şl particulele solideFG = Filtru cu carbon activPentru adsorbţia vaporilor de uleiFFG = Combinaţie microfiltru şl filtru carbon activUR = Uscător cu refrigerarePentru uscarea aerului comprimat, punct de rouă sub presiune până la +3 °CUA = Uscător cu adsorbţlePentru uscarea aerului comprimat, punct de rouă sub presiune până la -70 °CACT = Adsorbant cu carbon activPentru adsorbţia vaporilor de uleiFST = Filtru sterilPentru aer comprimat steril

Solide

Apă

Ulei

Lacerere

4 1

Lacerere

4 1

FTI

g

i¿i i

Aquamat = Sistem de tratare a condensuluiAMCS = Sistem de umplere í

i reţelei

Impurltătl:

l+ ' Solide-1

|+ Apă/Condens-I|+ Ulei—II + Bac

12

Alegeţi clasa necesară de tratament conform domeniului aplicaţiei:Tratamentul aerului folosind uscător cu refrigerare (punct de rouă sub presiune + 3 °C)

Instalaţie pentru consum foarte fluctuant1

Recipient de aer UR ZK

Aquamat

Tehnologia aerului pur şi a camerei curate wjwHIIIh^

am Hm

Industria laptelui şl a berii

Industria alimentară şl alimente de luxAer pentru transport foarte curat, industria chimicăTehnologia aerului pur şl a camerei curate

Lu_ii4

j]E]IIIh~T ] tüJ

MUt.S

Industria farmaceutică

Maşini de ţesut, laboratoare fotoVopsire cu pistol pulverizator, acoperire cu pulberiAmbalaje, aer de comandă şi aer InstrumentalAer Industrial de uz general, sablări de calitate

Sablare cu alice

MSablare grosieră cu alice[Pentru compresoare cu şurub KAESERFAer de transport pentru sistemele de tratare a apelor reziduale

Aer fără cerinţe de calitate

131 119 ■ 14I Alte echipamente

terii-1

Pentru reţele ce funcţionează la temperaturi negative:Tratamentul aerului comprimat cu uscător cu adsorbţle (punct de rouă sub presiune până la -70 °C)

răcitoare necesare, turaţiile ridicate, difi-cultăţile de comandă şi control, răcirea cu apă şi costurile mari de achiziţie pun sub semnul întrebării utilizarea compre- soarelor fără ulei în domeniul acesta de presiuni. Un dezavantaj suplimentar este acela că aerul comprimat produs de compresoarele "fără ulei" este agresiv datorită condensu

lui care se formează şi a componenţilor sulfului aspiraţi din aerul atmosferic; valoarea pH-ului este între 3 şi 6.4. Tratarea aerului cu sistemul KAESER Pure AirCompresoarele cu şurub moderne răcite cu fluid/ulei sunt cu 10% mai eficiente decât cele "fără ulei". Sistemul Pure Air, dezvoltat de KAESER pentru compresoarele cu şurub

răcite cu ulei, asigură importante economii de până la 30%. Conţinutul de ulei rezidual din aerul comprimat obţinut cu acest sistem este mai mic de 0,003 mg/m3 şi deci cu mult sub limitele stabilite de standardul ISO. Sistemul conţine toate componentele necesare pentru obţinerea calităţii necesare a aerului. în funcţie de aplicaţie, se

13

•Microfiltrele FE pot fi Instalate opţional pe modelele de uscătoare cu refrigerare de la seria TG la TI.

Solide Apă Ulei Bacterii

Ws Filtru Recipient de aer UA FE

ZK

3 Compresor THNF

lAquamat

Instalaţie pentru consum foarte fluctuant

Tehnologia aerului pur şl a camerei curateIndustria farmaceutică, industria laptelui şl a beriiProducţia de mlcrocipurl, optică, industria alimentară şl producţia alimentară de luxVopsitoriiTehnologia aerului pur şl a camerei curateAer de proces, Industria farmaceuticăLaboratoare fotoAer uscat în mod special pentru transport, vopsiri, regulatoare fine de presiune

n

folosesc uscătoare cu refrigerare sau cu adsorbţie (vezi "De ce avem nevoie de aer comprimat uscat?", pagina 8) împreună cu diverse combinaţii de filtre. Calitatea aerului începând de la aer uscat continuând cu aer fără conţinut de particule şi fără ulei şi până la aer steril se obţine în mod fiabil şi la costuri reduse în conformi-tate cu clasele de calitate stabilite prin standardul ISO.5. Diagrama tratării aeruluiO diagramă a tratării aerului,

ca cea de mai sus, este acum inclusă în toate broşurile pentru compresoarele cu şurub KAESER. Astfel se poate stabili imediat combinaţia corectă de echipamente de tratare a aerului pentru orice aplicaţie.

14

7,5 bar "produce" aproximativ 20 litri de apă pe schimb. Acest condens trebuie îndepărtat din sistemul de aer pentru a evita deteriorările şi problemele ce pot apărea la linia de producţie. Astfel, uscarea aerului comprimat reprezintă o parte importantă a procesului de tratare a aerului. în acest capitol veţi găsi informaţii

utile cu

privire la uscarea economică şi nedăunătoare mediului a aerului comprimat.1. Un exemplu practic

3. De ce avem nevoie de

aer comprimatDacă un compresor cu şurub răcit cu ulei aspiră 10 m3 de aer pe minut

la pre-

siune atmosferică, la 20 °C şi umiditate relativă de 60 %, acest aer conţine apro-ximativ 100 g de vapori de apă. Dacă acest aer este comprimat la o presiune absolută de 10 bar cu un raport de com-presie de 1:10, atunci se obţine ceea ce se cheamă 1 metru cub de lucru. în orice caz, la o temperatură de 80 °C după comprimare, aerul poate reţine până la 290 g de apă pe metru cub. Cum sunt disponibil

e

15

Aer ambiant: 10 m3/min la 20 °C cu 102,9 g/min apă, grad de saturaţie 60 %

Raportul de compresie 1 : 1 0 1 m3/min, la 80 °C cu102,9 g/min apă, grad de saturaţie 35%

Răcire: 1 m3la+3°C cu 102,9 g/min apă, grad de saturaţie 1728%, condens format 96,95 g/min, 46536 g/8h = aprox. 47 litri

doar aprox. 100 g, aerul este foarte uscat cu o umiditate relativă de circa 35%, astfel încât nu se poate forma condens. Temperatura aerului este apoi scăzută de la 80 la aprox. 30 °C în răcitorul final al compre-sorului. La această temperatură, un metru cub de aer poate reţine doar 30 g de apă. Rezultă un exces de aprox. 70 g/min de apă care condensează şi apoi este separată. Aceasta înseamnă că în timpul unui schimb de lucru de opt ore se acumulează aproximativ 35 litri de condens. încă 6

litri de condens se separă la fiecare schimb dacă după compresor se utilizează un uscător cu refrigerare. Iniţial, în aceste uscătoare aerul este răcit până la +3 °C şi apoi este reîncălzit la temperatura ambiantă. Aceasta conduce la un deficit de saturare cu vapori de aprox. 20% şi deci un aer comprimat uscat, de calitate mai bună.

2. Cauzele umidităţiiAerul ambiant conţine întotdeauna o cantitate mai mică sau mai mare de apă. Cantitatea de umezeală din aer depinde de

temperatura aerului. De exemplu, aerul saturat 100% cu vapori de apă conţine la temperatura de +25 °C aproape 23 g de apă pe metru cub.

3. Formarea condensuluiCondensul se formează dacă se reduc în acelaşi timp volumul de aer şi tem-peratura acestuia. Astfel, se reduce capacitatea aerului de a absorbi apa. Exact acelaşi lucru se întâmplă în blocul de compresie şi în răcitorul final ale unui

16

compresor.

4.Termeni importanţi - o scurtă explicaţie

a) Umiditatea absolută a aerului

17

Umiditatea absolută a aerului este con-ţinutul de apă din aer, în g/m3.b) Umiditatea relativă (Hrel) Umiditatea relativă este raportul dintre umiditatea absolută actuală şi umiditatea absolută maxim posibilă (100% Hrel). Aceasta variază în funcţie de temperatură; aerul cald poate reţine o cantitate mai mare de vapori de apă decât cel rece.c) Punct de rouă atmosfericPunctul de rouă atmosferic este tem-peratura la care aerul

atinge gradul de saturaţie de 100% umiditate relativă (Hrel) la presiune atmosferică (condiţii ambiante).

Câteva exemple:

Punct de rouă în °C

Conţinut max. de

apă în g/m

+40 50,7+30 30,1+20 17,1+10 9,40 4,9-10 2,2-20 0,9-25 0,5

d) Punct de rouă sub presiunePunctul de rouăsub presiune (PDP) este temperatura la care aerul comprimat îşi atinge punctul de saturare cu umidi-tate (100% Hrel) în condiţii de presiune absolută. Aceasta

înseamnă, în cazul de mai sus, că aerul supus unei pre-siuni de 10 bar (a) cu un punct de rouă sub presiune de +3 °C are o umiditate absolută de 6 g pe metrul cub de lucru. Pentru mai multă claritate - dacă metrul cub sus-menţionat este expandat de la 10 bar (a) la presiunea atmosferică atunci volumul său se măreşte de 10 ori. Conţinutul de vapori de apă de 6 g rămâne neschimbat, dar acum se distribuie la un volum de

18

10 ori mai mare. Aceasta înseamnă că fiecare metru cub de aer liber poate conţine acum numai 0,6g de vapori de apă, ceea ce corespunde unui punct de rouă atmosferic de -24 °C.5. Uscarea eficientă şi ecologică a aerului comprimata) Uscător cu refrigerare sau cu adsorbţie?Noua legislaţie a mediului referitoare la agenţii frigorifici nu poate schimba faptul că uscătoarele cu adsorbţie nu constituie o alternativă la uscătoarele cu refrigerar

e, nici din punct de vedere economic şi nici ecologic. Uscătoa-rele cu refrigerare consumă doar 3% din energia necesară compresorului pentru a produce aerul comprimat; în schimb, uscătoarele cu adsorbţie consumă 10 până la 25% sau mai mult. Din acest motiv, uscătoarele cu refri-gerare ar trebui utilizate ori de câte ori este posibil. Utilizarea unui uscător cu adsorbţie este oportună numai dacă este

necesar un aer extrem de uscat cu un punct de rouă sub presiune de -20, -40 sau -70 °C.

b) Ce agent frigorific se utilizează?CFC-urile (cloroflorocarburi) precum

R12 şi R22 nu mai sunt permise în sis-temele de refrigerare. Tabelul de mai jos arată influenţa agenţilor frigorifici asupra mediului.Până în anul 2000 majoritatea pro-ducătorilor utilizau R22, un CFC parţial halogenat. în comparaţie cu R12 acesta avea un potenţial de degradare a ozonului de numai 5%, iar

19

COMPRESOARE

potenţialul încălzirii globale de 12% era mult mai mic. Astăzi, totuşi, se preferă utilizarea HFC-ului R134a (hidrofluorocarbon) ca agent frigorific recomandat de autorităţi ca alternativă la R12 şi R22 datorită potenţialului său de 0% degra-dare a stratului de ozon. Avantajul lui R134a constă în faptul că echipamentele mai vechi care foloseau R12 pot fi adaptate cu uşurinţă şi cheltuieli minime la noul agent frigorific.

Astăzi sunt

disponibili şi alţi agenţi frigorifici cu potenţial zero de degradare a stratului de ozon precum R404A şi R407C. Aceştia sunt agenţii numiţi "amestecuri", combinaţii de diferiţi agenţi frigorifici, care suferă fiecare de "alunecări" de temperaturi diferite, adică deviaţii de la temperatura la care se evaporă şi condensează componentele lor şi de

asemenea au un potenţial mai mare de încălzire globală în comparaţie cu R134a (vezi tabelul de mai jos). Din acest motiv, R407C este luat în con-siderare numai în cazul unor aplicaţii speciale. Pe de altă parte, datorită unei alunecări mai mici de temperatură, R404A prezintă interes doar în cazul unor debite mari de aer de 24 m3/min şi peste.

Agent frigorific

Formula chimică

Potenţial de degradare ozon ODP [R12 = 100%]

Potenţial de încălzire globală GWP [R 12 = 100%]

Alunecarea de temperatură

Variaţia temperaturii de

evaporare şi condensare [K]

20

HCFC R 22 CHCIF2 5% 12% 0

HFCR134A CH2F-CF3 0% 8% 0

Amestecuri R 404A

R 143a/125/134a

0% 26% 0,7

R407C R 32/125/134a

0% 11% 7,4

21

1

Condensul este un produs secundar inevitabil al producerii aerului comprimat. Am discutat deja despre cum se formează în capitolul "De ce avem nevoie de aer comprimat uscat?" (pag. 8). Am explicat cum, în

4. Condensul:Evacuare corectă condiţii obişnuite, un compresor de 30 kW cu un debit de 5 m3/min produce 20 litri de condens pe schimb. Acest lichid trebuie îndepărtat din sistemul de aer pentru a preveni problemele de funcţionare, oprirea accidentală a producţiei şi coroziunea. în acest capitol vom explica modul în care condensul poate fi evacuat în mod corect şi cum în acelaşi timp se pot face importante economii de bani.

1. Purjarea condensuluiCondensul, contaminat cu diverşi poluanţi, se colectează în anumite puncte ale oricărui sistem de aer (vezi figura de sus). De aceea este esenţială purjarea fiabilă a condensului, altfel calitatea aerului, fiabilitatea şi eficienţa

sistemului de aer comprimat pot fi serios afectate.a) Colectarea condensului şi locurile de purjareIniţial, colectarea şi evacuarea condensului se face cu elemente mecanice ale sistemului de aer. Astfel, se colectează 70 până la 80% din cantitatea totală de condens - în condiţia în care compre- soarele au o răcire finală eficientă.

8bl (rt u

î

Separator centrifugal: Este un separator mecanic care separă condensul din aer cu ajutorul forţei cen-trifuge (vezi figura din dreapta jos).

Pentru a asigura eficienţa maximă, fie-

care compresor ar trebui să fie echipat cu propriul său separator centrifugal.Răcitoare intermediare: La compresoarele ^

cu două trepte şi răcitor intermediar, condensul se colectează şi în sepa-ratorul răcitorului intermediar.

Recipiente de aer: Pe lângă funcţia principală de stocare sau tampon, recipientul de aer separă gravitaţional condensul din aer. Dacă are dimensiunea necesară (debitul compresorului FADÎn m3/min Împărţitla3dimensiunearecipientului în m3), recipientul de aer este la fel de eficient ca un separator centrifugal. Totuşi, faţă de separatorul centrifugal, recipientul de aer poate fi utilizat pe conducta principală a sistemului de aer comprimat, cu condiţia ca intrarea să se facă în partea inferioară iar ieşirea în

22

partea superioară, în plus, recipientul de aer răceşte aerul datorită faptului că suprafaţa sa mare acţionează ca un răcitor, îmbunătăţind şi mai mult separarea condensului.

Capcane de condens:

Pentru a evita curgerea necontrolată a condensului, traseul de aer ar trebui proiectat astfel încât toate intrările şi ieşirile să se facă deasupra sau în lateral. Acest lucru se aplică la toate zonele 'umede' ale sistemului. Punctele de colectare

23

/

a condensului îndreptate în jos, aşa- numitele capcane de condens, permit îndepărtarea condensului de pe traseul de aer.Dimensionată corect şi cu o viteză de curgere a aerului de 2 până la 3 m/s o capcană de condens plasată în sistemul de aer separă condensul la fel de eficient ca şi un vas tampon (Figura 1).

tate imediat înainte de consumatori se colectează mari cantităţi de condens. Totuşi, aceste sisteme necesită lucrări intensive de întreţinere.

2. Sisteme de purjare utilizate în mod obişnuitîn prezent se utilizează în principal trei sisteme:

a) Purjorul cu flotor (Figura 2)Purjorul cu flotor reprezintă unul dintre torul, care este foarte expus defectelor, este

înlocuit de un senzor electronic. Aceasta elimină defectele cauzate de murdărie sau uzură mecanică asociate purjoarelor cu flotor. Mai mult, pierderile de aer (care apar în cazul purjoarelor cu flotor) sunt eliminate datorită controlului automat al perioadelor de deschidere ale ventilului. Alte beneficii constau în automonitorizare şi posibilitatea de a transmite semnale unui sistem central de comandă şi control.

Figura 1: Capcană de condens cu purjor

b) Uscătoare de aerCum deja s-a menţionat, există şi alte puncte de colectare şi purjare precum cele din uscătoarele de aer.Uscătoare cu refrigerare: Mai departe condensul este separat în uscătoarele cu refrigerare datorită efec-tului de uscare al răcirii aerului.Uscătoare cu adsorbţie: Datorită efectului considerabil de răcire al aerului pe traseu, condensul poate fi colectat la prefiltrul de la intrarea în uscătorul cu adsorbţie. în uscătorul cu adsorbţie propriu-zis, apa există numai în stare de vapori datorită

condiţiilor de presiune parţială care predomină în uscător.c) Separatoare locale:Dacă nu există sisteme centrale de uscare, la separatoarele locale mon-Figura 2: Purjor de condens

cele mai vechi sisteme de purjare şi a înlocuit complet purjarea manuală ineficientă şi neviabilă. Cu toate acestea, chiar şi purjarea condensului folosind principiului flotor s-a dovedit extrem de expusă la erori de funcţionare datorită impurităţilor din aerul comprimat.

b) ElectroventileElectroventilele cu comandăîn timp sunt

mai fiabile decât purjoarele cu flotor dar trebuie verificate cu regularitate pentru a nu se înfunda şi contamina. Perioadele de deschidere incorect ajustate pot cauza pierderi de aer şi consum mai mare de energie.c) Purjoare de condens cu senzor electronic de nivel (ECO-DRAIN, Figura 3)La ora actuală, sunt predominant utilizate purjoarele cu control inteligent al nivelului. Acestea au avantajul că flo-Figura 3: ECO DRAIN cu robinet cu bilă

d) Instalare corectăîntre sistemul de separare a condensului şi purjorul de condens ar

24

trebui montată o conductă scurtă echipată cu un robinet de izolare (Figura 3). Aceasta permite izolarea purjorului în timpul operaţiunilor de întreţinere iar sistemul de aer comprimat poate rămâne în funcţiune.

25

la vapori de apă condensaţi. Aveţi grijă! Fiecare compresor funcţionează ca un aspirator supradimensionat; aspiră poluanţii din mediul înconjurător şi îi transmiteîntr-oformăconcentrată condensului din aerul comprimat netratat.

2. Compoziţia condensuluia) Dispersie

Condensul poate avea diferite compoziţii. în general, dispersia apare la compresoarele cu şurub răcite cu ulei care funcţionează cu fluide de răcire sintetice cum este de exemplu "Sigma Fluid Plus" de la Kaeser. Acest condens are în mod normal o valoare a pH-ului între 6 şi 9, putând fi considerat neutru, în cazul acestui condens, agenţii polu-anţi aspiraţi din atmosferă sunt reţinuţi de stratul de ulei ce se formează cu uşurinţă la suprafaţa apei.

b) EmulsiePrin producerea aerului

comprimat rezultă cantităţiconsiderabile de condens (vezicapitolele 3 şi 4). Termenul

de 'condens' este derutantdeoarece se poate înţelege

greşit că acesta se referă numai

lţ f^AhiloiiciWi vUIIUwlIOl

Tratare sigură şi economicăUn semn de emulsie vizibil îl constituie un

fluid lăptos care nu se separă nici după câteva zile (vezi 1 în figura din dreapta).

Această compoziţie apare adesea în cazul compresoarelor cu piston, cu şurub şi cu palete culisante care funcţionează cu uleiuri convenţionale. Agenţii poluanţi dintr-o astfel de compoziţie sunt de ase-menea captaţi de ulei. Datorită amestecului gros, stabil, uleiul, apaşi agenţii poluanţi precum praf şi metale grele nu pot fi separate prin acţiunea gravitaţiei. Dacă aceste uleiuri conţin compuşi de ester, atunci condensul poate fi agresiv şi trebuie neutralizat. Tratarea acestui tip de condens este posibilă doar cu echipamente separatoare de emulsie.c) Condensul de la compresoarele fără uleiDatorită creşterii gradului de poluare atmosferică, condensul din compresoa-rele fără ulei conţine totuşi o proporţie considerabilă de componente uleioase. Un astfel de condens are adesea un conţinut ridicat de dioxid de sulf, metale grele şi/sau alte particule solide. Acest condens este în general nociv, cu o

valoare a pH-ului între 3 şi 6. Condensul de acest tip nu poate fi înlăturat

ca apă reziduală, deşi se pretinde adesea acest lucru.

26

îndepărtarea specializată a condensului

Desigur, este posibilă colectarea condensului şi tratarea acestuia de către o firmă specializată. Totuşi aceste costuri se ridică la 40 + 150 €/m3. Ţinând cont de cantitatea de condens acumulată, tratarea locală a acestuia constituie o metodă mai economică. Aceasta are avantajul că rămâne de îndepărtat numai 0,25 % din volumul original în conformitate cu reglementările referi-toare la protecţia mediului.

Procesul de tratare a) Dispersii

Pentru tratarea acestui tip de condens se foloseşte un separator cu trei camere, două camere de separare iniţială şi o cameră cu filtru de carbon activ. Separarea propriu-zisă este realizată de forţa

gravitaţională. Stratul de

ulei care pluteşte la suprafaţa fluidului din camera de separare este colectat într-un recipient şi înlăturat ca ulei rezi-dual. Apa rămasă este apoi filtrată în două etape şi poate fi evacuată ca apă reziduală. Prin acest proces se economisesc până la 95 % din costul tratării condensului de către o firmă speciali-zată. Acest tip de separatoare poate fi

furnizat pentru compresoare cu debite de până la 160m3/min. Dacă este necesar, pot fi conectate în paralel mai multe separatoare.

____________ăk-r

neutralizarea pH-ului prin adăugarea unui agent alcalin şi legarea şi concentrarea compuşilor de metale grele într-o turtă de filtrare care trebuie îndepărtată ca deşeu periculos. Acest proces este de departe cel mai complex. Trebuie obţinute aprobări speciale pentru a îndepărta deşeurile, care să acopere nu numai componentele uleioase din condens, dar şi agenţii poluanţi concentraţi extraşi din aerul din mediu. Aceştia din urmă pot contamina într-o mare măsură condensul.

Toate compresoarele aspiră vapori de apă şi agenţi poluanţi odată cu aerul atmosferic. Condensul rezultat trebuie curăţat de ulei şi alţi agenţi contaminanţi (figura de sus, 2) înainte de a putea fi evacuat ca apă curată (3)b) Emulsiiîn general, pentru tratarea emulsiilor stabile sunt folosite două tipuri de separatoare:Sistemele de separare cu membrană acţionează pe principiul ultra-filtrării, utilizând aşa-numita curgere încrucişată, în timpul acestui proces, condensul prefiltrat curge de-a lungul membranei. O parte din condens penetrează membrana, şi părăseşte separatorul sub formă de apă curată ce poate fi evacuată ca apă reziduală. Al doilea tip de separator utilizează un agent de separare sub formă de pudră. Acesta încapsulează mai multe

particule de ulei, formând particule mai mari şi mai uşor de filtrat. Acestea sunt reţinute cu uşurinţă în filtre cu o anumită dimensiune a porilor. Apa rezultată poate fi evacuată ca apă reziduală.c) Condensul de la compresoarele fără ulei

27

COMPRESOARE

Separatoarele gravitaţionale precum

acest Aquamat tratează condensul tip dispersie în

mod fiabil şi economic

Condensul din compresoarele fără ulei trebuie tratat cu ajutorul unui proces chimic de separare. Acesta include-

28

Separatoarele cu membrană sunt utilizate în general pentru emulsii stabile de condens

In ciuda tuturor beneficiilor, aerul comprimat constituie un mediu energetic relativ scump. Aceasta înseamnă că ar trebui făcute economii ori de câte ori este posibil. în cadrul multor aplicaţii, una din principalele cauze care

6. Controlul eficiental compresorului

determină creşterea costurilor este

nepotrivirea debitului de aer al co

mpresorului cu cererea fluctuantă de

29

esc)O)

aer comprimat. Adesea, factorul de încărcare al compresorului este de numai50%. Mulţi utilizatori nici nu

)

sunt conştienţi de acest lucru deoarece compresoarele lor au un indicator

care arată numai orele de funcţionare, nu şi orele de mers în sarcină. Nişte sisteme de comandă bine adaptate pot ajuta prin creşterea factorului de încărcare până la peste

90%, obţinând economii de energie de până la 20% şi chiar mai mult.

descarcă zonele presurizate din com-presor. Motorul de antrenare, pe de altă parte, trebuie să continue să funcţioneze o anumită perioadă pentru a evita depăşirea numărului permis de porniri. Puter

30

ea necesară pentru a antrena motorul în timpul acestei peri-oade de mers în gol trebuie privită ca o pierdere. Consumul de energie al unui compresor la mers în gol reprezintă încă 20% din energia necesară funcţionării în sarcină.b) Antrenare cu frecvenţă variabilăEficienţa compresoarelor cu turaţie vari-abilă prin convertizor de

frecvenţă nu este constantă în toată gama de reglaj, în limitele cuprinse între 30 şi 100% aceasta se reduce de la 94 până la 86% în cazul unui motor de 90 kW, de exemplu. Pe lângă aceasta se adaugă pierderile convertizorului de frecvenţă şi caracteristica de putere neliniară a compresoarelor.

în cazul în care

compresoarele cu turaţie variabilă sunt utilizate incorect, acestea se pot transforma în mari consumatoare de energie fără ştirea utilizatorului. Aceasta înseamnă că antrenarea cu frecvenţă variabilă nu constituie un remediu universal în ceea ce priveşte funcţionarea eficie

31

ntă şi economică.2. Clasificarea consumului de aerîn general, ţinând cont de funcţia lor, compresoarele pot fi clasificate în unităţi ce preiau încărcarea de bază, încărcarea medie şi încărcarea de vârf sau ca unităti de rezervă.a) Consumul de bazăConsumul de bază este debitul de aer necesar în mod constant

pentru o uni-tate de producţie.

b) Consumul de vârfPrin contrast, consumul de vârf este debitul de aer cerut în momentele de consum maxim. Acesta este variabil datorită variaţiei cererii de la diverşii consumatori.Pentru a răspunde cât mai bine diver-selor cerinţe de consu

m, fiecare compresor trebuie să fie controlat indi-vidual printr-un controler intern. Aceste controlere trebuie să poată susţine funcţionarea compresorului şi, deci, alimentarea cu aer comprimat în cazul apariţiei unei defecţiuni a controlerului central.3. Controlere centraleControlerele centra

32

le coordonează operarea compresoarelor în cadrul sis-temului de aer comprimat şi pornesc sau opresc compresoarele în funcţie de cererea de aer comprimat.a) Repartizarea consumuluiAceasta presupune împărţirea compre-soarelor cu mărimi şi tipuri de comandă şi control identice sau diferite în

funcţie de consumurile de aer comprimat de bază şi de vârf ale unei unităţi de producţie.b) Funcţiile controlerului centralCoordonarea funcţionării unei staţii de compresoare este o sarcină difi-cilă şi complexă. Controlerele centrale

33

IIMiHjrlCOMPRESOARE

Control DualComandă Sarcină - Gol - Oprit

. . /.v: ^/V y.

Control proporţionalPresiune constantă, contrai'continuu al debitului cu controler proporţionalSFC (moto

r cu turaţie variabilă)Convertizor de frecvenţă - control continuu al debitului prin variaţia turaţiei motorului

/¡y: -y?.

moderne nu trebuie numai să poată porni compresoare de diferite mărci şi dimensiuni în acelaşi

timp. Trebuie de asemenea să poată monitoriza sistemul pentru întreţinere, echilibrând orele de funcţionare ale maşinilor şi înregistrând defecţiunile pentru a micşora costurile legate de service şi

34

Control QuadroComandă Sarcină - Gol - Oprit cu selectarea automată a regimului optim

din puterea nominală a motorului

din puterea nominală a motorului

st:* «—i—

«

'o din puterea nominală a motoruluiControlerul intern "KAESER Sigma Control" oferă patru tipuri diferite de

control

1Oprit

/o din puterea nominală a motorulu

Timp

pentru a creşte fiabilitatea.

c) Gradarea corectăO condiţie importantă a unui controler central eficient, adică în stare să eco-nomisească energie, este gradarea perfectă a compresoarelor. Suma debitelor de aer comprimat a compre-soarelor de vârf trebuie, deci, să fie mai mare decât debitul compresorului de bază ce urmează a fi cuplat. Dacă se utilizează un compresor cu

convertizor de frecvenţă, gama de reglaj a acestuia trebuie să fie mai mare decât debitul compresorului de bază ce urmează a fi cuplat, altfel nu poate fi garantată efici-enţa furnizării aerului comprimat.

d) Siguranţa transferului de dateO altă cerinţă importantă necesară func-ţionării perfecte şi eficienţei controlerului central de comandă este siguranţa tran-sferului de date. Trebuie să se asigure transferabilitatea mesajelor între toate compresoarele şi între compresoare şi controlerul central. în plus, căile de comunicaţie trebuie monitorizate pentru ca defectele de tipul pierderii continuităţii la un cablu de conexiune să fie imediat recunoscute.Metode de transfer obişnuite:1. Contacte fără potenţial

35

2. Semnale analogice de 4 - 20 mA3. Interfeţe de comunicaţie, ex.:RS 232, RS 485 sau Profibus DPCea mai modernă metodă de transfer es

te Profibus. Acest sistem poate transmite volume mari

36

f£

Centru de Service

tanţe mari într-un timp foarte scurt (figura de jos).

Aceasta înseamnă că nu este obligatorie amplasarea controlerelor centrale în centrala propriu-zisă de aer comprimat.

Vânzări/ Service

de date pe dis-

Profibus oferă o legătură rapidă de date de la sistemul de aer comprimat la controlerul central şi la centrul de comandă şi control

SMS pe telefonul mobil

Centru de comandă "Sigma Air Control"

.......w..........:Modem

WH iSIGMA AIR MANAGER

37

Filtru cu Eco Drainr Filtr

ü ÏTratarea aerului

Sistemele de aer comprimat sunt în mod obişnuit compuse din mai

multecompresoarededimensiuni similare sau diferite. Din moment ce controlul corespunzător este esenţial pentru operarea unui sistem eficient, pentru

7. Controlul în bandă de presiune:Coordonarea optimă a compresoarelor în funcţie de cererea de aer comprimat

coordonarea echipamentelor individuale este nevoie de un controlercentral. Această sarcină era relativ simplă, deoarece deobicei implica doar rotirea compresoarelor de aceleaşi dimensiuni pentru a satisface consumul de bază în aşa fel încât timpul lor de funcţionare să fie aproximativ acelaşi. Astăzi cerinţele sunt mai complexe deoarece acum este necesar să se adapteze cu grijă furnizarea de aer comprimat la cererea variabilă de aer comprimat pentrua obţine maximum de eficientă

) !

energetică. De fapt, există două sisteme diferite de control al compresoarelor; controlul în cascadă şi controlul în bandă de presiune.prin această strategie rezultă un sistem de control în cascadă, sau trepte. Când cererea de aer comprimat este scăzută, funcţionează un singur compresor iar presiunea creşte şi

fluctuează în intervalul superior între presiunea

minimă (pmJ şi

presiunea maximă (pmax) a acestui compresor. Când cererea de aer comprimat creşte, presiunea scade şi sunt pornite alte compresoare pentru a o satisface (Figura 1). Aceasta are ca rezultat o variaţie totală de presiune relativ mare cu valori maxime cu mult

Figura 1: Compararea fluctuaţiilorşiareducerilorde presiune folosind controlul

în cascadă (comutarea secvenţială a încărcării de bază) şi controlul în bandă de presiune ("SAM" sau "VESIS")

peste presiunea nominală de lucru, mărind importanţa pierderilor de aer prin neetanşeităţi şi a pierderilor de energie corespunzătoare; pe de altă parte, în cazul în care consumul este mare, presiunea scade mult sub valoarea presiunii nominale de lucru şi rezerva de presiune din sistem este redusă.a) Control în cascadă folosind pre- sostatul tradiţionalDacă se utilizează presostate sau mano- metre cu contact pentru controlul în cascadă, în general diferenţa minimă dintre presiunea de cuplare şi cea de decuplare ar trebui fixată la 0,5 bar pentru fiecare compresor în parte, în timp ce valorile de comutare ar trebui decalate cu cel puţin 0,3 bar. Numărul maxim de

38

Fluctuaţia de presiune cu comutare secvenţială tradiţională a încărcării de bază

T ^ - - - — v - l^aiTTde"Fluctuaţia de presiune cu SAM sau VESIS

Comparaţie între controlul în cascadă şi ÎN BANDĂ de presiune (Control în bandă de presiune)

compresoare care ar trebui comandate în acest mod este de patru, ceea ce în general determină o variaţie totală a presiunii de 1,4 bar.b) Control în cascadă folosind achiziţia electronică a presiunii

Utilizarea traductoarelor electronice de presiune

reduce presiunea diferenţială a compre-soarelor individuale la 0,2bar şi permite de-asemenea reducerea

decalajului dintre valorile de comutare. Aceasta poate reduce variaţia totală de

presiune a grupului la 0,7 bar. Aşa cum a fost

menţionat, controlul în cascadă nu ar trebui folosit

la mai mult de patru compresoare. Altfel există

pericolul ca pierderile de energie şi de aer să fie

extrem de ridicate datorită variaţiei mari a presiunii.

2. Control în bandă de presiuneFără îndoială, cea mai modernă şi eficientă metodă de coordonare a mai multor compresoare este controlul în

39

bandă de presiune. Funcţionarea unui număr oricât de mare de compresoare poate fi coordonată astfel încât să păstreze presiunea din sistem într-o singură aşa-numită bandă de presiune (Figura 1). Cu toate acestea, utilizarea unui comutator asistat de un microprocesor sau, şi mai bine, un calculator industrial cu rol de controler reprezintă o condiţie vitală. Există mai multe metode de control în bandă de presiune, precum cele explicate mai jos.a) Controlul vectorialîn cazul controlului vectorial, viteza de creştere sau scădere a presiunii siste-mului, între valorile minime şi maxime stabilite, este

interpretată ca diferenţa dintre debitul de aer comprimat furnizat şi consum. Pe baza calculării consu

mului anterior, controlerul selectează apoi cele mai potrivite compresoare (Figura 2). în anumite condiţii, aceasta poate duce la oscilaţii ale

presiunii sistemului în cazul în care consumul de aer comprimat este fluctuant, ceea ce determină necesitatea corectării acestor variaţii de presiune prin amortizarea lor. Un punct vital în acest caz îl reprezintă alegerea compresoarelor. în general, în cazul acestei metode de control variaţiile de presiune nu pot fi reduse sub 0,5 bar deoarece valorile de referinţă le reprezintă presiunea minimă şi cea maximă setată.

b) Control în bandă de presiune cu recunoaşterea tendinţei (de variaţie)Controlul în bandă de presiune cu recunoaşterea tendinţei este mult mai eficient decât controlul vectorial deoarece pot fi atinse variaţii ale presiunii de 0,2 bar. Aceasta este cea mai îngustă bandă de presiune cunoscută la ora actuală în tehnologia aerului comprimat. Recunoaşterea tendinţei nu se bazează pe creşterea şi scăderea de presiune pe termen scurt într-o perioadă

stabilită. în acest caz se urmăreşte profilul consumului din sistem după cuplarea

unui compresor şi apoi se trag concluziile corespunză-toare pentru selecţionarea următorului compresor (Figura

3). Recunoaşterea tendinţei, care funcţionează cu o acurateţe între 0,01 şi 0,03 bar, este actualizată continuu, permiţând con-trolerului să coordoneze compresoarele cu diferenţe de presiune minime între cuplare şi decuplare, chiar şi în condiţiile unei cereri extrem de fluctuante. Astăzi, este posibil din punct de vedere tehnic să se comande 16 compresoare în acelaşi timp într-o bandă de presiune de numai 0,2 bar. în cazul consumului extrem de mare, o bandă de presiune de urgenţă poate proteja banda de presiune funcţională, asigurând o producţie de aer comprimat

sigură şi fiabilă. Aceste

controlere pot contribui la importante economii de energie în cadrul sistemelor de alimentare cu aer comprimat. O reducere de numai 0,1 bar duce la o economie de 1 % în ceea ce priveşte consumul de energie.c) Controlul legat de consumul de vârfControlerele bazate pe controlul în bandă de presiune cu recunoaşterea tendinţei grupează compresoarele în funcţie de

40

i Control în bandă de presiune pentru un grup de compresoare (SAM/VESIS)

Tjt \ y¿Primul punct de cuplare a unui compresor Valoarea^ "Of ~~ ~~

~~~ prescrisa

Al doilea punct de cuplare a unui compresor

Figura 3: Controlul in bandă de presiune cu recunoaşterea tendinţei (deasupra)

7.7 PW VectorPresiunea creşte în timp

VectorPresiunea scade în timp

i

/ 'f

/Lfjr

/7J.

X ,<

f.t ■

y \ /

M i

Vector! ■

f Vector 2

Figura 2: Control vectorial

Figura 4: Utilizarea îmbunătăţită a

compresoarelor cu ajutorul coordonării eficiente a

acestora şi a repartizării optime a consumului

MVMWWW/AWAWA

capacitatea acestora. Aceasta înseamnă nu numai că pot încărca compresoarele în mod egal în funcţie de orele totale de funcţionare şi orele de mers în sarcină, dar şi că pot selecta compresorul potrivit exact la momentul potrivit (Figura 4). O cerinţă importantă o constituie, totuşi, repartizarea optimă. O repartizare (împărţire) reprezintă gruparea compresoarelor de aceeaşi mărime sau de mărimi diferite în funcţie de consumul de bază şi cel de vârf (vezi şi capitolul 6 "Controlul eficient al compresoarelor"). Cu toate acestea, această metodă de control al compresoarelor, cea mai eficientă în prezent, necesită transferul şi prelucrarea unui mare volum de date. Numai calculatoarele industriale inteligente cum este SIGMA AIR MANAGER (SAM) produse de KAESER sunt capabile să prelu-

creze asemenea volume mari de date. Acest tip de calculatoare industriale pot fi uşor interconectate cu sistemele centrale de control şi, pe lângă faptul că sunt controlere foarte eficiente ale sistemului de aer comprimat, pot îndeplini şi funcţia de server web cu pagini HTML programate. Acest lucru permite înregistrarea datelor operaţionale ale compresoarelor fără a fi necesar un software special, precum şi utilizarea eficientă a întregului sistem de aer comprimat, vizualizarea datelor într-un mod inteligibil, evaluarea acestora şi luarea măsurilor corespunzătoare (vezi şi

"SIGMA AIR MANAGER", pagina 27).

41

furnizeze diverse soluţii în acest)

sens, precum de ex. sistemele de

recuperare a căldurii produse de

compresoarele cu şurub.

1. Compresoarele generează în primul rând căldură

Greu de crezut, adevărul este că 100%

din energia electrică utilizată de compre- soare se transformăîn căldură. Acţiunea de comprimare a aerului încarcă aerul din compresor cu energie potenţială. Această energie este eliberată în momentul utilizării prin expansiunea aerului comprimat însoţită de absorbţia căldurii din mediul înconjurător.sească mai mult cu staţia lor de aer comprimat pot alege una dintre următoarele metode de recuperare a căldurii:

a) încălzirea aeruluiCea mai simplă şi directă metodă de recuperare a

căldurii generate de un compresor cu şurub răcit cu fluid/ulei constă în utilizarea căldurii din aerul de răcire încălzit rezultat de la compresor. Acest aer încălzit este direcţionat cu ajutorul unei tubulaturi pentru a fi folosit la încălzirea încăperilor în depozite şi ateliere (Figura 1). Aerul cald poate fi de-asemenea utilizat şi în alte aplicaţii precum uscarea, perdelele de căldură şi preîncălzirea aerului. Când aerul încălzit nu este necesar, este eliberat în exterior printr-o clapetă sau jaluzea manuală sau automată. Clapeta poate fi reglată cu ajutorul unui termostat pentru a menţine temperatura

constantă dorită. Metoda de încălzire a încăperilor permite recuperarea a 94% din energia electrică consumată de un compresor cu şurub. Şi acest lucru este avantajos chiar şi pentru echipamente mici, deoarece un compresor de 18,5 kW poate să producă cu uşurinţă suficientă căldură pentru a încălzi o locuinţă obişnuită.b) Apă caldăApa caldă poate fi recuperată pentru diverse scopuri de la un compresor răcit cu aer sau cu apă prin intermediul unui schimbător de căldură (Figura 2) instalat în circuitul uleiului de răcire al blocului de compresie. Se utili-

2. Până la 94% energie utilizabilăCea mai mare parte a energiei recuperabile sub formă de căldură, aproximativ 72%, se găseşte în uleiul de răcire al compresorului, aproximativ 13% chiar în aerul comprimat şi până la 9% sunt pierderile prin căldură din motor. într-un compresor cu şurub complet închis răcit cu fluid/ulei chiar şi pierderile de căldură ale motorului electric pot fi recuperate sub formă de aer cald. Aceasta face ca proporţia totală a energiei disponibile sub formă de căldură să ajungă la 94%. Din energia rămasă, 2% radiază din compresor şi 4% rămâne în aerul comprimat (vezi diagrama fluxului de căldură de la pagina 19).

3. Modalităţi de recuperare căldură

42

Ca urmare a creşterii continue a preţurilor la energia electrică, utilizarea eficientă a energiei nu este importantă doar pentru mediu, ci este şi o tot mai mare | necesitate economica. Produ- _t cătorii de compresoare pot să

Utilizatorii care doresc să economi-

43

Figura 1: Sistem de recuperare căldură cu tubulatură şi clapetă comandată pentru a direcţiona fluxul de aer

cald de la compresor

I MmCOMPRESOARE

Figura 2: Sistem de recuperare căldură cu schimbător de căldură în plăci pentru încălzirea apei la 70 °C

zează schimbătoare de căldură cu plăci, standard sau autoprotejate, în funcţie de scopul în care este folosită apa: pentru încălzire, spălătorie

sau duşuri, pro-

ducţie sau curăţare industrială umedă. Cu ajutorul acestor schimbătoare de căldură pot fi atinse temperaturi ale apei de maximum 70 °C. Experienţa arată că

pentru

compresoare cu

capacitate de la 18,5kW în sus, costurile adiţionale pentru aceste sisteme de recuperare a căldurii se amortizează în doi ani.

Diagrama fluxului de căldură

Desigur, cu condiţia unei dimensionări corecte.4. Considerente în ceea ce priveşte fiabilitatea

în mod normal, sistemele de răcire primare ale compresoarelor nu ar trebui niciodată utilizate atât pentru răcire cât şi pentru sistemul de recuperare a căl-durii. Aceasta

44

Circulaţie apă industrială

Circulaţia uleiului de răcire

în compresorSchimbător de căldură în

plăci

Energie calorică

recuperabilă 94%

«o«

Puterea electrică totală consumată 100 %

deoarece, dacă sistemul de recuperare a căldurii s-ar defecta, răcirea compresorului, şi deci producţia

Căldură rămasă în aerul comprimat 4%

de aer comprimat, ar fi în pericol. Cea mai sigură metodă este de a monta în compresor un schimbător de căldură suplimentar, destinat numai recuperării de căldură. Astfel, în eventualitatea unei defecţiuni sau dacă apa caldă nu este necesară, compresorul poate utiliza sistemul de răcire primar cu aer sau apă şi astfel poate continua să funcţioneze. Producţia de aer comprimat este asigurată.

5. ConcluzieRecuperarea căldurii rezultată în urma compresiei în scopul utilizării ei constituie un mod inteligent de a îmbunătăţi costurile producţiei de aer comprimat şi de a proteja în acelaşi timp mediul înconjurător. Efortul necesar în acest scop este relativ mic. Investiţia se recu-perează repede în funcţie de condiţiile locale, scopul în care se recuperează căldura şi metoda de recuperare aleasă.

45

Acest lucru

implică atât

proiectarea

corectă a

sistemului cât şi

dimensionarea şi

instalarea

corectă a reţelei

de distributie a) :

sistemului.

1. Producţia economică de aer comprimatCând se ţine cont de costul energiei, al mediului de răcire, al întreţinerii şi al amortizării utilajelor, costul fiecărui metru cub de aer comprimat produs, este, în funcţie de dimensiunea com-presorului, utilizare, stare de funcţionare şi model, între 0,5 şi 2,5 cenţi (Euro). Multe unităţi de producţie pun mare preţ pe producţia de aer comprimat cu adevărat economică. Acesta este şi motivul pentru care compresoarele cu şurub răcite cu ulei au devenit aşa de populare: pot economisi până la 20% din costurile producţiei de aer comprimat faţă de alte tipuri de compresoare.2. influenţa tratării aerului asupra reţelei de aer comprimat

Oricum, în practică se acordă foarte puţină importanţă tratării aerului comprimat. Acest lucru este regretabil, deoarece, numai aerul tratat corect poate reduce costurile de întreţinere ale sculelor şi echipamentelor pneumatice, ale conductelor, etc.a) Uscătoarele cu refrigerare reduc costurile de întretinereUn uscător cu refrigerare oferă o calitate a aerului comprimat suficientă pentru a satisface 80% din aplicaţii. Adesea, uscătoarele cu refrigerare economisesc căderiledepresiunecauzatedefiltreledin reţeaua de aer şi consumă numai aprox. 3% din energia pe care ar utiliza-o altfel compresorul pentru a compensa aceste căderi de presiune. în plus, economiile de cost în ceea ce priveşte întreţinerea şi reparaţiile consumatorilor de aer comprimat şi a reţelelor de conducte pot fi cu uşurinţă de zece ori mai mari decât costul uscării prin refrigerare.

b) Combinaţii cu economie de spaţiuCombinaţiile cu economie de spaţiu formate din compresor cu şurub, uscător cu refrigerare şi recipient (Figura din

dreapta), sau combinaţiile alcătuite din compresor cu şurub şi uscător sunt disponibile pentru aplicaţii mici sau locale.3. Proiectarea şi instalarea unei reţele de aer comprimat

46

La

proiectarea unei noi staţii de aer comprimat trebuie să se stabilească dacă alimentarea cu aer comprimat se va face la nivel local sau centralizat. Un sistem centralizat este de obicei suficient pentru unităţile de producţie mici şi mijlocii, deoarece nu generează problemele întâlnite într-o reţea de aer comprimat mare, cum ar fi costurile de instalare ridicate, pericolul îngheţului con-ductelor exterioare neizolate şi pierderile mari de presiune

47

Aerul comprimat, ca mediu energetic, este extrem de flexibil dar nu tocmai ieftin. Folosirea acestuia este rentabilă doar dacă echipamentele pentru producţie, tratament şi distribuţie sunt perfect armonizate între ele.

9. Evitarea pierderilor de energie (1):Proiectarea şi instalarea unei reţele de aer

datorate traseelor lungi de conducte.a) Dimensionarea corectă a reţeleiîntotdeauna este nevoie de un calcul pentru a dimensiona corect reţeaua de aer comprimat. Acest calcul se bazează pe regula unei căderi de presiune între compresor şi consumatori (inclusiv sistemul de tratare normal, de ex. uscare prin refrigerare) de maxim 1 bar.

Căderile de presiune specifice pot fi considerate după cum urmează (Figura din dreapta):

Reţeaua principală O 0,03 bar Conductele de distribuţie O 0,03 bar Conductele de conexiune Q 0,04 bar Uscător cu refrigerare Q 0,20 bar Filtru/regulator/lubrificator şi furtunuri Q 0,50 barTotal max.

48

0,80 bar

Această listă arată importanţa calcu-lului căderilor de presiune din secţiunile individuale. De-asemenea ar trebui să se ţină seama de fitingurile turnate şi robinetele de izolare. De aceea nu este suficient ca în cadrul formulei sau al tabelului să

se ia în considerare numai lungimea totală a conductelor, ci trebuie determinată lungimea tehnic echivalentă a conductelor. Oricum, în primele etape ale proiectării nu se poate stabili cu acurateţe numărul exact de fitinguri şi robinete. De aceea, lungimea echi-valentă a conductelor se estimează înmulţind lungimea

totală în linie dreaptă cu un factor de 1,6. Diametrul conductelor poate fi determinat uşor cu camera compresoarelor în cazul sistemelor de aer comprimat moderne, conexiunile la şi de la conducta princi-pală ar trebui să se facă de sus sau cel

puţin din lateral. Conducta principală ar trebui să coboare cu 2 la 1000. Cel mai de jos punct al acestei conducte ar trebui prevăzut cu posibilitatea montării unui purjor de condens. în zonele de aer uscat, conducta poate fi orizontală cu linii secundare conectate direct în jos.c) Ce material să utilizăm pentru conducte?Nu se pot face recomandări specifice cu privire

la proprietăţile materialelor.Numai preţul nu poate influenţa foarte mult alegerea, deoarece conductele din oţel zincat, cupru sau plastic costă aproximativ la fel dacă se consideră şi costurile de instalare. Conductele din inox sunt cam cu

20% mai scumpe. Oricum, metodele de

prelucrare mai efi-ciente au determinat scăderea preţurilor în ultimii ani.Majoritatea producătorilor oferă tabele în care sunt prezentate condiţiile optime pentru fiecare material. Este bine să se studieze aceste tabele înainte de a lua o decizie, să se ia în considerare încărcările viitoare ale reţelei de aer comprimat şi apoi să se stabilească

49

specificaţia pentru reţea. Numai aşa se poate obţine o reţea de aer comprimat cu adevărat bună.d) Important - îmbinarea corectăConductele trebuie să fie îmbinate fie

prin sudare, cu adeziv sau filetate şi lipite cu adeziv. Este foarte important ca îmbinarea să se facă corect, pentru a se asigura că

aceasta este stabilă din punct de vedere mecanic şi nu există pierderi de aer, chiar dacă va fi dificil de demontat.

ajutorul nomogramelor de calcul (vezi figura din dreapta jos).

b) Trasee de conducte avantajoase energeticPentru a economisi energie, traseul conductelor ar trebui să fie cât mai drept şi cât mai direct posibil. De exemplu, se pot evita coturile atunci când se montează conductele în jurul unui obstacol, repoziţionând traseul în linie dreaptă pe lângă obstacol. Unghiurile drepte, la 90° C produc căderi mari de presiune şi ar trebui înlocuite cu coturi cu rază mare. în loc de robinetele de apă obişnuite ar trebui utilizate robinete cu bilă sau fluture cu trecere nerestricţionată, în zonele de aer umed, de ex. doar în

Lungime conductă (m) Necesarul de aerm3/h

m3/min

10W»—=SQ4Q--- -100.WOO — -iflIOOO^j -so

- SeCirum—^

Mn - - n

aoo — - 1,SIDO-----

50

Cădere de presiuneDiametru nominal

Presiunea din sistem (bar)

In fiecare an se pierd mii de Eurodatorită sistemelor de distributie!

îmbătrânite sau prost întreţinute care permit ca

energia să se piardă în loc să fie utilizată.

Rezolvarea acestor deficiente!

necesită o gândire atentă şi

10. Evitarea pierderilor de energie (2):Optimizarea unei reţele de aer existente

implică multă muncă. Prezentăm

în continuare câteva sfaturi utile

cu privire la recondiţionarea unei

reţele de aer comprimat.

1. Cerinţa de bază: aer comprimat uscatLa planificarea unei reţele noi, se pot evita greşelile care ar putea genera probleme în viitor. Modernizare unei reţele de aer comprimat existente implică dificultăţi şi nu are sens dacă aerul ce alimentează reţeaua de distribuţie este umed. înainte de a începe o astfel de modernizare, asiguraţi-vă că aerul este uscat la sursă.2. Ce se întâmplă în cazul în care există o cădere excesivă de presiune în reţea?Dacă căderea de presiune din reţea este mare, chiar şi după instalarea unui sistem de tratare satisfăcător,

atunci cauza o constituie probabil depunerile din conducte. Murdăria din aerul comprimat se depune pe pereţii conductelor, reducând diametrul efectiv şi îngustând calea de trecere a aerului comprimat.a) înlocuire sau suflareDacă depunerile sunt foarte aderente s-ar putea să trebuiască înlocuite secţiuni din conducta afectată. Oricum, este posibilă suflarea conductelor dacă diametrul interior este doar uşor îngustat de depuneri, urmată de o uscare completă înainte de a le repune în funcţiune.b) Instalarea de conducte suplimentareO bună metodă de a mări diametrul efectiv al unei reţele de aer este de a conecta o a doua conductă în paralel. De-asemenea

poate fi instalată o a doua reţea inel dacă diametrul ţevilor din reţeaua inel existentă este prea mic (Figura 1).

Dacă este corect dimensionată, o conductă suplimentară sau un inel dublu nu numai că elimină problema căderii de presiune, dar în acelaşi timp măreşte fiabilitatea reţelei de distribuţie în general. Altă posibilitate de a îmbunătăţi curgerea aerului într-o reţea inel constă în utilizarea conductelor încruci-şate, aşa cum se arată în Figura 2.

3. Identificarea şi eliminareapierderilorUn prim obiectiv al oricăror lucrări de recondiţionare trebuie să îl constituie eliminarea, pe cât posibil, a pierderilor de aer din reţea.a) Determinarea totalului pierderilor dintr-o reţea de aer

51

înainte de a căuta pierderile individuale, trebuie stabilit volumul total al pierderilor din reţea. Acest lucru este relativ simplu de realizat, cu ajutorul unui compresor - toţi consumatorii de aer comprimat sunt conectaţi dar opriţi şi se măsoară timpii de funcţionare în sarcină ai compresorului într-un interval de timp dat (Figura 3).

Rezultatele sunt apoi utilizate pentru

52

Figura 1: Modernizarea unei reţele de aer comprimat prin adăugarea unei reţele inel suplimentare

COMPRESOARE

a stabili pierderile

formulă:Legendă:

Pierderi (m3/min) Debitcompresor (m3/min) t1 + t2 + t3 + t4 + t5

Timpul în care compresorul a mers în sarcină (min) Timpul total (min)

53

Figura 4: Măsurarea pier- ^ deriior la consumatori

în momentul în care s-a localizat şi eliminat ultima pierdere, iar diametrul efectiv al conductelor este suficient pentru debitul cerut, vechea reţea redevine un sistem eficient de distribuţie al aerului comprimat.

cu următoarea

VL = VC =

Ex =T =

VC x 11VL =

b) Măsurarea pierderilor la consumatorii de aerPrima dată, se efectuează măsurătoarea (Figura

4) pentru a stabili totalul pierderilor din reţea. Apoi se închid robinetele de izolare montate înainte de fiecare consumator şi se efectuează iar măsurătoarea pentru a stabili pierderile din reţeaua de distribuţie (Figura 5).

Diferenţa dintre totalul pierderilor şi pierderile din reţea reprezintă pierderile la consumatori şi racordurile acestora.4. Unde apar majoritatea pierderilor?Experienţa arată că 70% din pierderile dintr-o reţea de aer comprimat apar pe ultimii metri ai reţelei, adică la punctul de utilizare sau în apropierea acestuia. Aceste pierderi pot fi de obicei uşor depistate cu

ajutorul soluţiilor de săpun sau a spray-urilor speciale. Reţeaua principală poate prezenta pierderi însemnate numai dacă vechile etanşări cu câlţi din reţeaua alimentată iniţial cu aer umed, au fost uscate prin alimen- tarea ulterioară cu aer uscat. Pierderile din reţea sunt detectate cel mai bine cu ajutorul aparatelor cu ultrasunete.

\ \ /\ \

\ \ / \

t, t2 »3

t<

« » t

i 5

54

Figura 2: Mărirea capacităţii reţelei prin adăugarea unor conducte încrucişate

Figura 5

O) ¿

Timp T

a>"Od>

Figura 3: Stabilirea totalului pierderilor prin măsurarea timpilor de mers în sarcină ai compresorului cu toţi consumatorii opriţi

Instalaţiile moderne de aer!

comprimat sunt în general sisteme complexe. Acestea pot fi exploatate în cele mai bune şi economice condiţii numaiatunci când se tine cont de acest

)

lucru în toate etapele inclu-

11. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (1):Analiza necesarului de aer (ADA)

zând planificarea, extinderea şi modernizarea lor. KAESER a dezvoltat un serviciu complet în sprijinul acestor procese. Acesta îmbină elemente clasice cum ar fi componentele staţiei de aer comprimat, consultarea clien-tului şi recomandările cu ajutorul posibilităţilor moderne oferite de tehnologia informaţiei aplicată în tehnica aerului comprimat.

Aerul comprimat este utilizat în mai multe aplicaţii decât poate cineva să-şi imagineze. Dar, cerinţa comună pentru utilizarea eficientă a aerului comprimat este producţia fiabilă şi tratarea aerului comprimat propriu-zis. Sistemul de aer trebuie să poată furniza aer în cantitatea şi la calitatea specificată şi la un preţ corect.1. Consultanţa influenţează economiaUn sistem de aer comprimat este eficient din punct de vedere al costurilor numai dacă este potrivit pentru aplicaţia pe care trebuie să o deservească, pentru amplasarea şi condiţiile specifice de funcţionare. Cu alte cuvinte: com- presoarele, echipamentul de tratare şi reţeaua de conducte trebuie corect alese, dimensionate şi supuse unor mijloace de comandă eficiente. Mai mult, trebuie asigurată o ventilaţie adecvată şi o modalitate de a trata condensul acumulat şi, dacă este posibil, trebuie să existe o metodă de recuperare a căldurii generate de compresoare. Instrumentul KESS (KAESER ENERGY SAVING SYSTEM - Sistemul KAESER de economisire a energiei) tine seama

55

Figura 1: Facilităţile unui sistem CAD 3D modern permit proiectarea sistemului de aer comprimat în cele mai mici detalii şi dispunerea acestuia în funcţie de necesităţile utilizatorului

de toate aceste aspecte incluzând analiza ne

cesarului de aer, pla-nificarea (Figura

1), realizarea practică, instruirea ulterioară şi serviciul deosebit. Factorii deci-sivi precum calitateaconsultanţei şi selecţia tehnologiei corecte au cel mai mare potenţial

Figura 2: Un chestionar special este utilizat ca ghid de planificare pentru

utilizatorii potenţiali. Acesta poate fi descărcat în format pdf direct de pe site-ul KAESER www.kaeser.ro, (Servicii > Analiză şi consiliere > Reducerea costurilor punct cu punct -

56

în ceea ce priveşte reducerea costurilor care ţin mai curând de consumul de energie şi întreţinere decât de preţul de achiziţie propriu-zis.2. Analiza necesarului de aer

Punctul de plecare pentru fiecare analiză

KESS constă într-o investigaţie

amănunţită a cererilor de aer

c o m p r i m a t

«8*

Chestionar).

57

prezente şi posibil viitoare ale utilizatorului. Acest proces asistat de calculator, elaborat de Kaeser şi denumit ADA (Air Demand Analysis -

analiza necesarului de aer), trebuie să ţină seama de condiţiile specifice aplicaţiei: încă acceptabilă. ADA ar trebui utilizată şi dacă

compresoarele trebuie înlocuite cu unele noi. Astfel se vor evita even-tualele erori în ceea ce priveşte alegerea mărimii compresoa- relor care pot determina cicluri de funcţionare

ineficiente şi se va putea alege un sistem central de comandă adecvat (Figura 4).

58

a) Proiectarea unui nou sistem de alimentare cu aerSe prezintă clientului un chestionar complet care oferă informaţii necesare proiectării noului sistem (Figura 2).Un consultant KAESER poate apoi interpreta acest ghid în vederea stabilirii echipamentelor necesare pentru a face faţă în cel mai eficient mod consumului de aer comprimat. întrebările acoperă toate aspectele legate de un sistem de aer comprimat economic şi ecologic.

b) Extindere şi modernizareFaţă de noile proiecte, extinderea sau modernizarea unei instalaţii existente oferă de obicei o bază de plecare

Figura 3: Pentru măsurarea consumului de aer şi a presiunii minime şi maxime a unui sistem de aer comprimat existent se folosesc diferite metode şi echipamente de măsură. Pe baza acestor informaţii, se poate optimiza sistemul de aer comprimat.

d) Schimbări în condiţiile de funcţionare

Când condiţiile în care funcţionează un sistem

de aer comprimat se schimbă, merită să fie

consultat un specialist. Deseori modificări

simple ale metodelor de tratare a aerului sau

stabilirea presiunii potrivite pot fi efectuate

pentru a se adapta noilor condiţii, determi-

nând importante economii.

suficientă pentru proiectare, care să corespundă cerinţelor.

KAESER asigură instrumente de măsură şi echipamente pentru achiziţia datelor cu care se poate stabili precis necesarul de aer în locuri şi la momente diferite. Este foarte important să se determine maximul şi minimul, precum şi valorile medii (Figura 3).

c) Testarea eficienţei unui sistem de aer existentSe recomandă să se verifice din când în când eficienţa sistemului de aer comprimat cu ajutorul unei analize asistate de calculator care stabileşte dacă încărcarea compresoarelor este (încă) corectă, dacă sistemele de control sunt (încă) corect programate şi dacă proporţia pierderilor de aer este

59

Figura 4: Datele achiziţionate cu ADA pot fi reprezentate grafic pentru a arăta puterea

specifică necesară unui sistem de aer comprimat vechi (graficul de sus) şi nou (graficul de jos).

Un sac fără fund, sau o sursă de economie? Un sistem de aer comprimat poate fi ori una ori alta. Cheia este "Optimizarea sistemului". Optimizarea sistemului ar putea economisi 30% din cheltuielile cu producerea aerului

12. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (2):Stabilirea celei mai eficiente soluţii

comprimat dacă ar fi universal adoptat în întreaga Europă. Aproximativ 70 până la 80 % din aceste economii ar proveni din reducerea consumului de energie. Mai mult, prognozele indică creşterea costurilor energetice şi nicidecum ieftinirea lor. Aceasta înseamnă că este tot mai important ca utilizatorii să beneficieze de cel mai eficient sistem de aer comprimat.

Sistemul KAESER de economisire a energiei (KESS) include calculul asistat al optimizării sistemului. Aceasta uşurează alegerea celui mai potrivit sistem de furnizare a aerului comprimat pentru aplicaţia

specifică a utilizatorului dintre mai multe alternative posibile. Un chestionar standard completat cu grijă cu ajutorul unui consultant KAESER constituie baza noului sistem ce ţine cont de toţi factorii, inclusiv consumul general de aer comprimat anticipat şi fluctuaţiile zilnice. Pentru sistemele de aer comprimat existente, calculul se bazează pe caracteristica profilului zilnic stabilit prin analiza cererii de aer comprimat (ADA).

1. Rezultate obţinute cu ajutorul calculatoruluiînainte de a se putea optimiza un sistem existent, sunt introduse în programul KESS toate datele tehnice referitoare la acesta şi orice noi alternative posibile. KESS ajută la alegerea versiunii optime dintre

alternativele posibile calculând economia de costuri în comparaţie cu celelalte variante.în acelaşi timp se calculează şi con-sumul de putere momentan în raport cu o cerere de aer comprimat stabilită, incluzând toate pierderile. De asemenea, se poate obţine o imagine precisă a graficului de putere specifică a sistemului pe întreaga perioadă de funcţionare (Figura 1). Aceasta înseamnă că se pot detecta dinainte şi se pot remedia orice puncte slabe în cazul funcţionării la încărcare parţială. Rezultatul general al analizei este o concluzie clară asupra potenţialului de economie şi amortizare.2. Combinaţia este cea care contează

60

în majoritatea cazurilor, alăturarea şi coordonarea unor compresoare de mărimi diferite s-a dovedit a fi alegerea corectă. în general sistemul este alcătuit din combinaţia unor compresoare mari ce preiau consumul de bază cu compresoare de rezervă şi cu compresoare mai mici ce preiau consumul de vârf. Funcţia controlerului central este de a asigura cel mai mic consum de putere specifică. Pentru aceasta, controlerul trebuie să poată selecta automat cea mai potrivită combinaţie între com- presoarele de bază şi cele de vârf; maxim 16 compresoare care lucrează într-o bandă de presiune de numai 0,2 bar. Sistemele centrale de comandă inteligente, precum "Vesis" şi "SIGMA AIR MANAGER" de la KAESER îndeplinesc aceste cerinţe şi permit controlul

61

Figura 1: Comparaţie între consumul de putere al unui sistem de aer comprimat existent şi sisteme

alternative noi pe parcursul unei perioade de o zi în funcţie de necesarul de aer

avansat al sistemului. Aceste controlere pot fi conectate şi cu alte compresoare şi componente cum ar fi purjoarele de condens, uscătoarele etc. şi permit comunicarea prin schimb de date via sistem bus. De-

asemenea, acestea pot direcţiona datele de funcţionare către o cameră de comandă, printr-o interfaţă.

3. Optimizare structuralăUn sistem de aer comprimat nou sau modernizat ar trebui să utilizeze în mod optim spaţiul în care este instalat.

Sistemele de proiectare moderne cum sunt cele utilizate de KAESER oferă un sprijin redutabil în acest sens. în timpul proiectării, acestea utilizează nu numai planurile de amplasare şi diagramele de curgere, ci şi imagini 3-D generate pe calculator şi animaţii. Aceasta înseamnă că adesea se pot obţine avantaje din răcirea economică a aerului în ciuda înghesuielii din camera

compresoarelor. Răcirea cu aer economiseşte între 30 şi 40% din costuri faţă de sistemele de răcire cu apă. Un avantaj suplimentar este acela că eventualele puncte slabe şi surse de defecţiuni pot fi identificate şi eliminate din proiect, permiţând optimizarea structurală a insta-laţiei (Figurile 2 a c).

4. Optimizare funcţionare şi comandăPentru a asigura furnizarea economică a aerului comprimat pe termen lung, trebuie neapărat să existe un raport costuri/ beneficii optim şi o transparenţă totală cu un control eficient. Aici

este locul în care calculatorul integrat SIGMA CONTROL de la KAESER îşi intră în drepturi, prin cele cinci moduri de comandă pre-

62

Figura 2 a: Plan de amplasare pentru sistemul de aer al unei

uzine constructoare de automobile

Figura 2 b: Schema de curgere (diagrama P&l) a aceluiaşi sistem de aer comprimat

Figura 2 c: Imaginea animată 3-D generată pe calculator permite o plimbare virtuală printre componentele instalaţiei şi oferă o imagine a

utilajelor din aproape orice unghi

Figura 3: Pe lângă interacţiunea optimă

intre toate componentele

sistemului, noul controler central

Sigma Air Manager asigură o

disponibilitate semnificativ mai mare şi un control eficient al

furnizării de aer comprimat

programate şi capaci-tatea sa de achiziţie şi transfer a datelor către o reţea locală. La nivelul central de comandă se utilizează un alt calculator industrial, "SIGMA AIR MANAGER" deja menţionat (Figura 3).

Sarcina acestuia, pe lângă controlul corespunzător şi monitorizarea sistemului de aer comprimat, este de a achiziţiona toate datele relevante şi de a le transmite unei reţele de calculatoare (Ethernet). Acest lucru poate avea loc prin Internet sau prin programul "SIGMA CONTROL CENTRE". împreună cu sistemul de vizualizare "SIGMA AIR CONTROL", acest program de calculator poate afişa o listă a tuturor compresoarelor împreună cu datele lor cele mai importante. Cu ajutorul acestuia se poate vedea dintr-o privire dacă sistemul funcţionează corect, dacă mesajele de întreţinere sau alarmele sunt activate şi cât de mare este presiunea din sistem. Nivelul de detaliu al informaţiilor poate fi selectat cu uşurinţă după caz. De exemplu, pot fi urmărite evenimente de funcţionare, pot fi afişate grafice ale consumului de energie, ale cererii de aer comprimat şi ale presiunii, şi se pot

programa lucrări de întreţinere preventivă. Acest instrument de control modern joacă un rol extrem de important în asigurarea furnizării neîntrerupte a aerului comprimat în cantitatea şi la calitatea cerute - la costuri minime.

63

Puţine din sistemele de aerjcomprimat utilizate în prezent au o structură optimizată a costurilor. Pentru toate celelalte se recomandă optimizareasistemului. Cerinţa de bază

)

pentru optimizarea sistemului

13. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (3):Analiza necesarului de aer (ADA) - Stabilirea condiţiei actuale

este o analiză detaliată a consumului de aer (ADA), aşa cum s-a arătat deja în

capitolul 11, pagina 24. în capitolul de faţă vom descrie pas cu pas cum se poate stabili practic

64

starea în care se află un sistem de aer comprimat.

Cheia pentru o analiză şi implicit o optimizare reuşită constă în strânsa colaborare dintre utilizator şi specialistul în domeniul aerului comprimat. Aceasta include punerea la dispoziţia specialis-tului a tuturor informaţiilor necesare.1. Informaţii de la utilizatora) Planul de amplasareTrebuie să existe un plan de amplasare al instalaţiei pentru orientare generală (Figura 1).

Acesta trebuie să deta-lieze

reţeaua principală a sistemului de aer, conductele de interconexiune şi punctele de intrare a aerului. Trebuie de asemenea menţionate detalii refe-ritoare la diametrele şi materialele din care sunt alcătuite conductele, punctele principale de utilizare şi orice puncte de utilizare a aerului comprimat cu presiuni şi cu calităţi speciale.b) Aplicaţii ale aerului comprimatAerul comprimat fiind un mediu foarte flexibil, este esenţial ca utilizatorul să

Figura 2: O schemă de curgere (diagramă P&l) desenată de mână pentru sistemul de aer

65

com-primat propusspecifice detalii exacte pentru aplicaţiile la care îl foloseşte. Aceste informaţii trebuie să indice, de exemplu, dacă aerul comprimat este folosit ca aer de comandă, pentru tratarea suprafeţelor, pentru scule rotative, pentru curăţare sau ca aer de proces, etc.

c) Compresoare instalatePe lângă modelul şi tipul, trebuie men-ţionate, de asemenea, datele tehnice ale compresorului cum ar fi presiunea de lucru, debitul

de aer, consumul de energie, tipul de răcire şi utilizarea căldurii recuperate.

d) Tratarea aeruluiîn ceea ce priveşte tratarea aerului comprimat, este important să se cunoască dacă acest lucru se face la nivel central sau local şi ce clase de calitate sunt necesare. Evident, trebuie specificate datele tehnice ale componentelor iar o schemă de curgere va oferi privirea de ansamblu necesară (Figura 2).

Planul cu reţeaua de aer comprimatAer comprimat: Roşu = Ţeavă de 3" Albastru = Ţeavă de 2"

Verde = Ţeavă subterană Maro = Teavă de 3/+"

wi wz

66

e) Controlul şi monitorizarea compresoarelorDeoarece economia unui sistem de aer comprimat este semnificativ influenţată atât de caracteristicile compresoarelor individuale cât şi de modul în care inter- acţionează între ele, este important să fie incluse detaliile privind tehnicile de control şi monitorizare folosite.

2. Discuţii între utilizator şi specialistCând informaţiile de mai sus sunt disponibile, specialistul în aer comprimat trebuie să se familiarizeze cu docu-

Schema de curgere P&l (schiţă)

Compresoare Tratarea aerului

Hl H J "uiir-iî* IT >JLJ ...l*M

Figura 1: Schema amplasării reţelei de aer comprimat într-o secţie de producţie tipică

Cameră compresoare

Wl

vi i—ta-

67

tvaw ■ i

Kn

Cameră compresoare

IIMiHjrlCOMPRESOARE

meritele respective şi apoi să discute orice problemă legată de alimentarea cu aer comprimat. Aceste probleme pot fi: presiunea scăzută sau fluctuantă, slaba calitate a aerului şi utilizarea necorespunzătoare a compresoarelor sau probleme cu răcirea.

3. InspecţiaEtapa cea

mai importantă o constituie inspecţia sistemului de aer comprimat. Aceasta trebuie să înceapă întot-deauna din zona cea mai critică, adică acolo unde se aşteaptă cea mai mare cădere de presiune (Figura 3) sau cea mai slabă calitate a aerului. Experienţa arată că acestea sunt adesea punctele finale de

utilizare. Se recomandă să se acorde o atenţie deosebită următoarelor puncte:

a) Furtunuri de conectare, regu-latoare de presiune, purjoare de condensîn cele mai multe cazuri pierderile de aer din sistem sunt localizate la furtu-nurile de conectare ale consumatorilor. Acestea trebuie verific

68

ate cu grijă. Dacă este instalat un regulator de presiuneatunci presiunile (presiunea la intrare şi presiunea la ieşire) trebuie verificate în sarcină (Figura 4).

Trebuie verificată funcţionarea şi eliminate eventualele blocaje ale purjoarelor de condens montate înainte de regulatoarele de presiune. Acelaşi lucru se

aplică şi în cazul conductelor conectate direct în jos (Figura 5).

b) Robinete de izolareConductele de distribuţie şi fitingurileacestora ce se ramifică din conducta principală au o influenţă majoră asupra eficienţei sistemului. Robinetele de izolare şi componentele similare joacă şi ele un rol important: Acestea trebuie dimensionat

e adecvat, să fie cu sec-ţiune integrală, tip bilă sau fluture, nu robinete de apă ineficiente sau robinete de colţ.c) Inelul principalCel mai important punct îl constituie detectarea cauzelor căderilor de pre-siune cum ar fi secţiunile de curgere îngustate.d) Sisteme de tratare a aerului

Cele mai

importante

criterii

69

de inspec

ţie în acest

caz sunt

punctul de

rouă sub

presiune

atins (gradul

de uscare

) şi cădere

a de pre-

siune la

fiecare componentă

în parte. Pot fi nece-sare

controale de calitat

e suplimentare

în

funcţie de

aplicaţie.

e)Sistemul de

generare aer comprimat

Sistemul de aer comprimat propriu-zis poate avea propriile sale deficienţe. Trebuie verificate în special poziţia compresoare

lor, ventilaţia, răcirea şi instalaţia de conducte. în plus, trebuie verific

ate variaţia totală de

pre-siune a

compresoarelor, dimensiunea vasului tampon şi poziţia punctelor de măsură a presiunii de la care sunt con-trolate compresoarele.

f) Stabilirea punctelor de măsură pentru ADALa terminarea inspecţiei, special

70

Figura 4: Regulator local de presiune consumator de energie, cu separator de condens

Figura 3: Căderea de presiune într-un sistem de aer comprimat

istul şi utilizatorul hotărăsc punctele în care se vor face măsurătorile. Cerinţele minime constau în puncte de măsură înainte şi după sistemul de tratare a aerului comprimat şi la ieşirea din reţeaua principală.

4. Măsurarea presiunii şi a consu-mului de aer (ADA)în timpul măsurării presiunii şi consu-mului de aer comprimat, funcţionarea

sistemului de aer comprimat este moni-

Apă în sistem?

£Testare prin deschiderea

JCurge apă după deschidere?

Figura 5: Apă în sistem? (Testare)

torizată pe o perioadă de minimum 10 zile cu ajutorul unui dispozitiv modern pentru achiziţia datelor. înregistratorul de date colectează datele

relevante şi le transferă unui calculator care cre-ează o diagramă a consumului de aer comprimat. Graficul arată căderile de presiune, fluctuaţiile de presiune şi consum, perioadele de mers în gol, perioadele de mers în sarcină şi de oprire a compresoarelor şi relaţia dintre performanţa fiecărui compresor în parte şi consumul respectiv de aer. Pentru a

71

completa imaginea, trebuie aflate şi pierderile de aer. Aceasta se face aşa cum s-a arătat la capitolul 10, pagina 22 şi necesită închiderea selectivă a unor secţiuni ale reţelei pe perioada weekend-ului.

72

Compresoarele convertesc aproape 100% din energia electrică consumată în căldură. Chiar şi un compresor relativ mic, de 18,5 kW, generează un surplus de energie termică suficient pentru încălzirea unei locuinţe obişnuite. De aceea

14. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (4):Răcirea eficientă a compresorului - Răcirea cu aer

răcirea eficientă este

esenţială

!

pe

ntru fu

73

r

ncţionarea fiabilă a sistemului de aer comprimat.

Căldura generată de compresoare este o sursă ideală de econ

omie de energie. Cu ajutorul unui sistem adecvat căldura poate fi recuperată în proporţie de până la 94% din energia consumată şi dacă aceasta este judicios folosită, costurile producţiei de aer comprimat sunt semnificativ reduse (vezi capitolul

8, pagina 18). Oricum, chiar dacă căldura este recuperată, compresorul tot are nevoie de un sistem de răcire propriu. Costurile răcirii cu aer pot fi cu peste 30% mai mici decât cele pentru siste-mele răcite cu apă. De aceea ar trebui să se prefere sistemele răcite cu

74

aer ori de câte ori este posibil.

1. Mediul de lucru al compresorului a) Curat şi răcoros este cel mai bineUna din cerinţele principale ale reglementărilor pentru prevenirea accidentelor se referă la instalarea compresoarele astfel încât să se asi-gure un acces corespunzător şi o răcire suficientă. Reglementările referitoare la instalarea compresoarelor

cer ca tem-peraturile mediului în care funcţionează compresoarele răcite cu aer şi cu ulei nu pot depăşi +40 °C. Reglementările prevăd, de-asemenea, faptul că substanţele periculoase nu pot fi nici-odată eliberate în vecinătatea admisiei compresoarelor. Aceste reglementări reprezintă doar cerinţele minime.

Scopul lor este de a minimaliza riscul acciden-telor cât mai mult posibil. Funcţionarea şi întreţinerea economică a compreso-rului implică, oricum, mult mai mult.

b) Camera compresorului nu este o magazie din grădinăCamera compresorului nu este

75

un spaţiu de depozitare. Aceasta înseamnă că trebuie să fie în permanenţă curăţată de praf şi alte substanţe contami nante, nu trebuie săcon-

ţină utilaje care nu au nici o legătură cu producţia de aer

comprimat iar podeaua nu trebuie să fie friabilă. Ideal ar fi ca podeaua să fie lavabilă. în nici un caz nu este permis ca aerul pe care îl aspiră compresorul să conţină praf sau alte substanţe contaminante din atmosferă fără o filtrare intensivă suplimentară. Dar

chiar şi în condiţii obişnuite de func-ţionare, aerul aspirat şi aerul de răcire trebuie curăţat cu ajutorul unor filtre corespunzătoare.c) O temperatură potrivită şi cons

76

tantă

Temperatura are o influenţă conside-rabilă asupra fiabilităţii şi a cerinţelor legate de întreţinerea compresoa-relor; aerul aspirat şi aerul de răcire nu trebuie să fie nici prea rece (sub +3°C) nici prea cald (peste +40 °C)*. Acest lucru trebuie luat în considerare în etapele de planificare şi instal

are. De exemplu, pe timpul verii soarele care bate pe

pereţii sudici sau vestici ai unei clădiri poate creşte considerabil temperatura din cameră. Chiar şi în cazul unui climat blând, se poate întâmpla ca tempera-tura să crească

până la +40 sau chiar +45 °C. Din acest motiv deschiderile pentru aerul aspirat şi pentru aerul de răcire trebuie amplasate pe pereţii umbriţi care nu sunt direct expuşi la soare. Dimensiunea deschiderilor este legată de capacitatea compresoarelor instal

77

Un sistem de furnizare aer cu tubulatură de evacuare - un mijloc eficient de ventilaţie

*> Limitele de temperatură menţionate se referă la condiţiile climatice din Europa Centrală şl la echipamentele standard dlntr-un sistem de aer comprimat.

ate şi de metoda de ventilaţie utilizată.

78

2. Ventilaţia camerei compresoruluiVentilaţia adecvată a camerei compre-sorului este esenţială - chiar şi pentru compresoarele răcite cu apă. în oricare din cazuri, căldura radiată de compresor de la blocul de compresie şi motorul electric trebuie evacuată din încăpere.

Aceasta înseamnă aproximativ 1 0 %

din puterea motorului compresorului.

3. Diferite metode de ventilaţie3.1 Ventilaţia naturală (figura 1)Aerul de răcire este aspirat în încăpere de către ventilatorul compresorului, aerul se încălzeşte pe măsură ce trece prin compresor şi se ridică, părăsind camera comp

resorului printr-o deschi-dere plasată în apropierea tavanului. Totuşi, acest tip de ventilaţie (convecţie) se recomandă numai în cazuri excepţio-nale şi pentru compresoare cu putere sub 5,5 kW, deoarece chiar şi soarele sau vântul pot cauza probleme.

79

3.2 Ventilaţie forţatăAceasta este cea mai des utilizată metodă. Ventilaţia este controlată cu ajutorul unui termostat pentru a evita scăderea temperaturii din staţia de compresoare sub +3 °C iarna. Tem-peraturile joase nu sunt propice pentru funcţionarea compresoa

relor, a purjoa- relor de condens şi a echipamentelor de tratare a aerului comprimat. Con-trolul cu ajutorul termostatului este necesar deoarece în cazul ventilaţiei forţate camera compresorului este supusă unui anumit vacuum care preîn-

tâmpină întoarcerea aerului fierbinte în cameră. Există două metode de venti-laţie forţată:3.2.1 Ventilaţia cu ajutorul unui ventilator extractorSe instalează un ventilator comandat prin termostat în deschiderea pentru evacuarea aerului cald

80

din staţia de compresoare (Figura

2). O cerinţă importantă pentru acest tip de venti-laţie este aceea că deschiderea pentru admisia aerului de răcire trebuie să aibă dimensiuni corespunzătoare (vezi figura din dreapta jos); dacă este prea mică, ar putea determina o

vidare pronunţată a încăperii ce ar duce la creşterea nivelului zgomotului cauzat de viteza excesivă a curentului de aer. în plus, ar fi pusă în pericol răcirea sta-ţiei de compresoare. Ventilaţia trebuie proiectată în aşa fel încât să limiteze creşterea

temperaturii în încăpere dato-rită căldurii degajate de compresor cu 7 K peste temperatura aerului de răcire admis. Altfel, căldura se acumulează şi cauzează defectarea compresorului. Trebuie avut în vedere faptul că ventila-toarele extractoare măresc

81

costurile cu energia.3.2.2 Ventilaţie cu tubulatură (Figura 3)

Compresoarele cu şurub moderne, complet închise oferă o metodă de ventilaţie aproape ideal

ă, cu ajutorul tubulaturii de evacuare. Ven-tilatorul compresorului aspiră aerul de răcire printr-o fereastră de dimensiuni corespunzătoare şi îl refulează printr- o tubulatură care îl scoate în afara staţiei de compresoare. Avantajul prin-cipal al acestei meto

de este acela că este permis ca temperatura aerului de răcire să crească mult mai mult, până la aproximativ 20 K peste cea a mediului. Aceasta reduce volumul aerului de răcire necesar. în mod normal, ventila-toarele de răcire ale compresorului au sufici

82

entă rezervă de presiune pentru a împinge aerul de răcire prin tubulatură şi afară din cameră. Aceasta înseamnă că spre deosebire de ventilaţia cu venti-lator extractor exterior, această variantă nu necesită consum suplimentar de energie. Oricum, aceas

ta se aplică numai în cazul în care rezerva de pre-siune a ventilatoarelor este suficientă pentru tubulatura utilizată. Ideal ar fi ca tubulatura de evacuare să fie dotată cu o clapetă controlată prin termostat (Figura 4)

pentru a direcţiona aerul cald în camera comp

resorului pe timp de iarnă pentru a menţine temperatura de funcţionare adecvată. Dacă în camera compresorului sunt instalate şi uscătoare răcite cu aer, compresorul (compresoa-rele) şi uscătorul (uscătoarele) nu trebuie să-şi influenţeze reciproc fluxurile de aer

83

de răcire. La temperaturi de peste + 25 °C se recomandă creşterea debi-tului de aer de răcire cu ajutorul unui ventilator suplimentar cu control termos- tatic, montat în tubulatura de evacuare.

wFigura 1: Camera compresorului cu ventilaţie naturală pentru compresoa

re sub 5,5 kW

w

Figura 2: Ventilaţie forţată cu extractor pentru compresoare intre 5,5 şi 11 kW

P

I _

Figura 3: Ventilaţie forţată cu tubulatură de evacuare pentru utilaje de peste 11 kW

wClapetă basculantă

I ...

Figura 4:0 clapetă controlată prin termostat direcţionează aerul cald in camera compresorului pe timp de iarnă

84

_L

Aer de răcire, de ex. dintr-un depozit¡9

>> Aer de răcire din exterior

w

La paginile 20 - 31 ne-am ocupat de lucrurile de care trebuie să se ţină cont la instalarea şireconditionarea reţelelor de aer

) )

comprimat existente şi de modul în care trebuie planificat şi proiectat un sistem de aer comprimat eficient. Energia, planificarea

15. Utilizarea corectă a sistemelor de aer:Asigurarea pe termen lung a fiabilităţii şi costurilor minime

care ţine seama de costuri şi execuţia constituie, oricum, numai jumătate din problemă. Pe termen lung, numai funcţionarea eficientă a sistemului de aer comprimat asigură producţia economică de aer comprimat.

Efortul de a obţine o eficienţă maximă a sistemului aduce triple economii: creşterea fiabilităţii alimentării cu aer comprimat, scăderea costurilor legate de producţia aerului comprimat şi scăderea consumului de energie. Studiul european "SAVE II" EU indică un potenţial ridicat de economii: Compresoarele din UE au consumat 80 miliarde kWh în anul 2000. Cel puţin 30 % din această

energie putea fi economisită.1. Ce înseamnă eficienţă optimă?Eficienţa unui sistem de aer comprimat se reflectă în structura costurilor. Nivelul optim nu este niciodată acelaşi deoarece acesta depinde de compania respectivă şi producţia acesteia. Factorii critici sunt durata de funcţionare a compresorului, presiunea de lucru şi alţi parametrii comerciali. Exemplul ilustrat înfăţişează un sistem optimizat cu compresoare răcite cu aer, o durată de funcţionare de 5 ani, costuri referitoare la consumul de energie de 8 cenţi/ kWh, o dobândă de 6 %, presiune de lucru 7,5bar, calitatea aerului conform ISO 8573-1: continut de ulei

clasa 1, conţinut de praf clasa 1, conţinut de apă clasa 4 (Figura 1). Exemplul arată cum că şi în condiţii optime, consumul de energie ce reprezintă aproximativ 70% îşi ia încă partea leului din costurile totale ale aerului comprimat.

Figura 1: Structura costurilor unui sistem optimizat de aer comprimat

2. Menţinerea eficienţei economiceOricine este interesat de sistemele de aer comprimat economice pe termen lung ar trebui să studieze cu atenţie următoarele puncte:

2.1 Service în funcţie de cerereControlerele interne moderne ale compresoarelor cum sunt "SIGMA CONTROL" şi sistemele de gestiune a aerului comprimat de

85

tipul "SIGMA AIR MANAGER" care se bazează pe calculatoare industriale oferă informaţii exacte referitoare la intervalele la care trebuie efectuate lucrările de service pentru componentele sistemului de aer comprimat. Aceasta a permis întreţinerea preventivă şi lucrările de service în funcţie de cerere. Rezultatul constă în costuri de întreţinere mai mici, precum şi eficienţă şi fiabilitate crescute.

2.2 Alegerea echipamentelor potrivite

Există pericolul unor false 'economii' în ceea ce priveşte producţia de aer comprimat şi con-sumul în locuri nepotrivite, de ex. utilizarea unui echi-pament ieftin care are nevoie de o presiune de lucru mai mare. Costul generării unei presiuni de pesteridicarepede peste nivelul preţului suplimentar plătit pentru un compresor mai eficient care lucrează la o presiune mai mică. în ceea ce priveşte specificaţiile unor noi maşini productive, consumatoare de aer comprimat, presiunea necesară a aerului comprimat este la fel de importantă ca şi alimentarea cu curent electric, de aceea ar trebui scrise directive pentru achiziţionarea unor asemenea maşini de producţie care să acopere atât alimentarea cu aer com-primat cât şi cea cu energie electrică.

2.3 Cerinţe noi legate de modificarea volumului producţiei

2.3.1 Modificări ale consumului de aera) Modificarea producţieiîn majoritatea unităţilor de producţie, cererea de aer comprimat variază de

86

r% vitBaza de calcul: 0,08 Euro/kWh Perioada: 5 ani Dobânda: 6 %

n mPresiune de lucru: 7,5 bar Răcire cu aerCalitatea aernlul comprimat Ulei (ccinlcirm ISO 8573-1)

SolideApă

6 bar s-ar

la schimb la schimb. Acest lucru este adeseori ignorat şi se poate întâmpla ca după o modificare a producţiei, de exemplu prin introducerea unui proces nou, compresoarele funcţionează deodată mult sub capacitatea dintr-un schimb, pe când în celălalt schimb nici măcar compresorul de rezervă nu este suficient pentru a satisface cererea. Furnizarea aerului comprimat ar trebui să poată fi adaptată pentru a face faţă unor astfel de schimbări.

b) Extinderea producţieiîn acest caz trebuie adaptate nu numai capacitatea compresorului ci şi reţeaua de conducte şi echipamentele de tra-tare a aerului pentru a putea face faţă cererii crescute. Se recomandă să se măsoare cu precizie şi să se înre-gistreze consumul de aer comprimat al

compresorului existent (Figura 2) pentru a strânge suficiente informaţii detaliate în vederea modificării sau extinderii economice a sistemului de furnizare a aerului comprimat.

2.3.2 Fiabilitatea furnizării aeruluiEste absolut normal ca în sistem să fie inclus un compresor de rezervă care să poată asigura consumul atunci când alt compresor este oprit pentru service sau este înlocuit şi care să poată ajuta sistemul să facă faţă unor creşteri oca-zionale ale cererii. Cu toate acestea, unei asemenea capacităţi de rezervă trebuie să îi corespundă o capacitate de rezervă în ceea ce priveşte tratarea aerului. în caz contrar, calitatea aerului va avea de suferit în momentul în care compresorul de rezervă se alătură celor care funcţionează continuu. Sistemul de tratare a aerului trebuie proiectat în aşa fel încât

să facă faţă în situaţia în care ar funcţiona

toate compresoarele disponibile (Figura 3).

2.3.3 Schimbarea calităţii aeruluiDacă este nevoie de aer comprimat de calitate mai bună atunci proceduradiferă după cum sunt afectate toate sectoarele sau un singur sector. în primul caz, simpla re-echipare a staţiei de compre- soare nu este suficientă. Conductele care au transportat aerul comprimat de calitate mai slabă trebuie curăţate sau schimbate. în cel de-al doilea caz se recomandă un tratament local al aerului comprimat care să asigure calitatea cerută (Figura 4). Debitul de aer prin echipamentele locale de tratare ar trebui limitat. Aceasta asigură faptul că o creştere a cererii peste nivelul la care sunt dimensionate echipamentele nu duce la scăderea calităţii aerului comprimat.

2.4 Monitorizarea pierderilor de aer comprimat

Pierderile apar în orice reţea de aer comprimat, fie ea bine întreţinută sau nu şi au tendinţa să se mărească. Aceasta poate duce la pierderi de energie

87

Figura 2: Măsurarea consumului de aer. O ţeavă de măsură foloseşte diferenţa de presiune pentru a măsura debitul, determinând astfel consumul.

Figura 3: Echipamentele de tratarea aerului ar trebui să aibă capacitatea necesară pentru a putea trata debitul de aer al tuturor compresoarelor

considerabile. Principala cauză o constituie uzura conexiunilor furtunurilor şi a componentelor maşinilor. De aceea este vital să se monitorizeze aceste probleme şi să se ia măsuriprompte ori de câte ori apar. Se recomandă măsurarea regulată a pierderilor totale cu ajutorul unor sisteme moderne de control şi monitorizare cum ar fi "SIGMA AIR MANAGER". Dacă se înregistrează o creştere, pierderile trebuie să fie identificate şi eliminate.3. Gestiunea costurilor asigură eficienţa

Datele obţinute prin analiză în etapa de planificare sunt utile şi pentru funcţionarea ulterioară. Odată ce sistemul este instalat şi în funcţiune, nu este nevoie de o analiză specială pentru a obţine alte date. Aceste funcţii sunt preluate de către controlerele centrale moderne cum ar fi "SIGMA AIR MANAGER". Astfel, se creează o bază perfectă pentru auditul online al sistemului de aer comprimat şi pentru gestiunea eficientă a costurilor furnizării aerului comprimat (Figura 5).

Cu cât mai mulţi utilizatori care introduc transparenţa în ceea ce priveşte costurile lor de aer comprimat, investighează toate economiile potenţiale şi acordă prioritate mai degrabă eficienţei ener-getice decât preţului de achiziţie al utilajelor de aer, cu atât mai mult ne

vom apropia de atingerea procentului calculat de 30% în ceea ce priveşte economia de energie. Acest lucru nu este doar pentru eficienţă economică ci şi în beneficiul mediului înconjurător.

88

Figura 5: Gestiunea sistematică a costurilor permite economisirea banilor

l!MiH mCOMPRESOARE

Din ce în ce mai mulţi9

utilizatori aleg compresoarele KAESER

eosc«

Sie

Editorial

Editor: KAESER KOMPRESSOREN SRL, Bd. Ion Mihalache 179, 011181 Bucureşti - 1, România;

Tel: +4 021 2245681 - Fax: +4 021 2245602 - E-mail: info.romania@kaeser.com - www.kaeser.comRedactori: Michael Bahr, Erwin Ruppelt

Grafică: Martin Vollmer, Ralf Günther

Fotografie: Marcel Hunger

Tipografie: Schneider Printmedien GmbH, Reußenberg 22b, 96279 Weidhausen, Germany

Reproducerea, chiar şi parţială, a acestui material este permisă numai cu acordul scris al editorului.

Gama noastră de produse

■ TT :

I R

S ! S

:Compresoare cu şurub cu SIGMA PROFILE

Sisteme de comandă şi control cu tehnologie Internet

Uscătoare cu refrigerare cu sistem SECOTEC cu

economie de energie

Iti—O

Jt

Suflante cu lobi cu OMEGA PROFILE

S wIflu

î

Tratarea aerului(filtre, purjare şi tratare condens, uscătoare cu adsorbţie, filtre cu carbon activ)

Compresoare mobile pentru construcţii cu SIGMA PROFILE

Compresoare booster

www.kaeser.com

"3

COMPRESOARE

•»> ■ ___________________ —_

' 80 SH* * ~

! V^L ■

www.kaeser.com

Informaţii şi instrumente suplimentare pentru corecta planificare a sistemului Dvs. de aer comprimat le puteţi accesa online la:www.kaeser.ro > Servicii > Analiză şi consiliere

KAESER KOMPRESSOREN SRL011181 Bucureşti - 1 - România - Tel: +4 021 2245681 www.kaeser.com - e-mail: info.romania@kaeser.com

1. De ce să tratăm condensul?

Fax: +4 021 2245602

Utilizatorii care înlătură condensul pur şi simplu aruncându-l în reţeaua de canalizare riscă amenzi serioase. Aceasta deoarece condensul care se acumulează în timpul generării aerului comprimat este un amestec foarte dăunător. Pe lângă particule solide, acesta conţine cantităţi din ce în ce mai mari de hidrocarburi, dioxid de sulf, cupru, plumb, fier şi alte substanţe datorate creşterii gradului de poluare a mediului, în Germania, înlăturarea condensului este reglementată de Documentul privind gospodărirea apelor. Acest document prevede că apa poluată trebuie tratată în conformitate cu "reglementările tehnologice general aprobate". Aceasta se referă la toate tipurile de condens - inclusiv condensul de la compresoarele "fără ulei". Există limite legale pentru toţi agenţii poluanţi şi pentru valorile pH-ului. Acestea variază în funcţie de ţară şi ramură tehnologică. Limita maximă admisă pentru hidrocarburi, de exemplu, este de 20 mg/l, iar limita pH-ului pentru condensul aruncat variază între 6 şi 9.1. Control în cascadăControlul în cascadă este metoda clasică de control al unui grup de com- presoare. Astfel fiecare compresor este scos sau adăugat în funcţie de presiunile de comutare în vederea adaptării la consumul din sistem. Dacă trebuie coordonate mai multe compresoare,