Manual+Tehnic+de+Aer+Comprimat

5/17/2018 Manual+Tehnic+de+Aer+Comprimat - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/manualtehnicdeaercomprimat 1/145

MANUAL TEHNIC

DE AER COMPRIMAT

Probleme energetice si de functionareale sistemelor de aer comprimat

Editura ENESISBaia MareEditia 2010



5www.almig.ro

MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT

Lucrarea de fata a fost realizata cu sprijinul de specialitate al firmei ALMiG România SRL, si se bazeaza pe cartea lui TAKÁTS PÉTER

intitulata „Sisteme de aer comprimat”, aparuta în anul 1989.

Consilier editorial: Aurel JenteaRedactor de carte: Olimpiu RatiuCoperta: Cristian Tudor Covaci

Prefaþa: Antonela RusuCulegere si tehnoredactare computerizata: Cristian Tudor Covaci

Descrierea CIP a Bibliotecii Nationale a României:TAKÁTS PÉTER Manual tehnic de aer comprimat: problemeenergetice si de functionare Takáts Péter; trad.; Chiuzbaian

Erika – Baia Mare: Enesis 2002104 p; 210 cm

ISBN 973-85282-8-3I. Chiuzbaian Erika (trad.)

621.51Takáts Péter

Capitolul VII, intitulat Transport pneumatic este conceput siredactat de catre un colectiv de la Institutul Politehnic Timisoara,format din: Conf. dr. ing. Laza Ioan ºi Dr. ing. Ferencz AndrásCapitolulVIII intitulat Compresoare de medie ºi înaltã presiuneeste elaborat de domnul Dirk Slottke.

Tiparirea integrala sau partiala, multiplicarea, pastrarea în sistemde prelucrare si stocare a datelor în calculator se pot face doar cuaprobarea BARR SRL.



6www.agkompressoren.ro

CUPRINS

Prefaþã

Capitolul I - Aerul comprimat

Capitolul II - Sistemul de aer comprimat

Capitolul III - Utilizarea aerului comprimat

3.1. Influenta presiunii asupra consumatorului

3.2. Calitatea aerului comprimat3.2.1. Poluarea aerului comprimat cu poluanti solizi

3.2.2. Uleiul în aerul comprimat

3.2.3. Apa în aerul comprimat

3.2.4. Clasificarea calitativã a aerului comprimat

3.3. Eliminarea poluanþilor din aerul comprimat

3.3.1. Filtrarea materialelor poluante

3.3.2. Alegerea filtrelor

3.3.3. Scaderea umiditatii din aerul comprimat

3.3.4. Uscãtoare prin refrigerare

3.3.5. Uscãtoare prin adsorbþie

3.4. Calitatea aerului si consumatorii

3.5. Efectul întretinerii asupra utilizarii

3.6. Debitul de aer comprimat

Capitolul IV- Distribuirea aerului comprimat

4.1. Rezervoare de aer comprimat

4.1.1 Calculul marimii rezervorului

4.1.2 Dispoziþii legale pentru rezervoare de aer comprimat

4.2. Elementele retelei de aer comprimat

4.2.1. Conducte

7

13

15

17

17

1920

21

24

24

25

25

28

30

30

32

34

36

37

41

41

42

42

44

44

Pagina



5www.almig.ro


4.2.2. Elemente de reþea

4.3. Pierderi de presiune în retea

4.4. Pierderi cantitative în rete4.4.1. Determinarea pierderilor cantitative pe baza golirii rezervorului

4.4.2. Determinarea pierderilor cantitative în timpul defuncþionare în sarcinã a compresoarelor

4.4.3. Determinarea locurilor de scurgere

4.5. Crearea retelelor optime

4.5.1. Retele stabile de interior

4.5.2. Retele mobile de exterior

Capitolul V - Producerea aerului comprimat

5.1. Presiunea de refulare a compresorului

5.2. Calitatea aerului comprimat transportat de compresoare

5.3. Factori ce influenteaza consumul de energie al compresoarelor

5.4. Alegerea numarului de compresoare

5.5. Statie de compresoare centralizata sau

Capitolul VI - Revalorificarea cãldurii reziduale

6.1. Teoria revalorificarii caldurii reziduale

6.2. Balanþa termicã în compresor

6.3. Pregatire pentru reutilizarea caldurii reziduale

6.4. Refolosirea caldurii reziduale la compresoare cu racire cu aer

6.5. Refolosirea caldurii reziduale la compresoare cu racire cu apã

6.6. Sisteme combinate de refolosire a caldurii reziduale

6.7. Câteva aspecte legate de economia de energie

Capitolul VII - Transportul pneumatic

7.1. Parametrii transportului pneumatic

7.2. Sisteme de transport pneumatic

7.3. Masini pentru miscarea aerului

48

49

5051

52

53

54

54

56

59

59

62

62

66

67

69

69

70

71

72

74

80

83

84

84

91

101




7.4. Evaluarea debitului de aer

7.5. Relaþiile de calcul pentru cãderea de presiune a aerului

7.6. Dimensionarea unei instalaþii de transport material fin în

fazã densã7.7. Dimensionarea unei instalaþii de transport materialgrosier în fazã diluatã

Capitolul VIII - Compresoare de medie ºi înaltã presiune

109

121

124

135

144

Bibliografie 151151

Anexe 153



6www.almig.ro


Prefata

Principiul dupã care se ghideazã societatea ALMiG

Kompressoren GmbH este acela cã bazându-se pe valoriletradiþionale, succesul durabil poate fi obþinut numai cu pricepereºi progres. În interesul satisfacerii exigenþelor crescute faþã decompresoarele ALMiG la un nivel cât mai înalt, ALMiGKompressoren GmbH a înfiinþat reprezentanþa sa din România, ALMiG România SRL, care ºi-a propus ca, prin creºtereanumãrului colaboratorilor foarte bine calificaþi, prin produselesale de încredere, prin preþurile sale mult mai avantajoase, prinserviciile sale de calitate, sã devinã leaderul pieþei decompresoare în România. ALMiG România SRL este uniculdistribuitor in România al producãtorului german deechipamente pentru producerea ºi tratarea aerului comprimat,

ALMiG KOMPRESSOREN GmbH.Respectând tradiþia începuta î n anul 1923 privind

asigurarea calitãþii germane prin îmbunataþirea continuã a

produselor, ALMiG Kompressoren GmbH (Auto Luft Made InGermany) îºi asigur ã respectul ºi aprecierea clienþilor prinoferirea unei game largi de produse care respectã standardeleinternaþionale de management al calitãþii ºi mediului: ISO 9001,ISO 14001 ºi IRIS (International Railway Industry Standard).

ALMiG Kompressoren GmbH este un numereprezentativ al tehnologiei de vârf în domeniul aeruluicomprimat. Firma ALMiG are la origine o întreprindere de

tradiþie, ale cãrei produse sunt recunoscute în branºa aeruluicomprimat pentru calitate, inovaþie ºi conºtiinþa clientelei. ALMiG este o întreprindere deosebit de flexibilã, carereacþioneazã rapid la dorinþele individuale ale clientului,sprijinindu-l cu sfaturi ºi fapte î n calitate de partener competent.

Fiind unul dintre leaderii ofertanþi de sisteme dintehnologia aerului comprimat, cercetarea ºi dezvoltarea sunt opremisã subînþeleasã ºi o bazã a tuturor produselor noastre

fabricate conform normelor internaþionale de protecþie amediului ºi garantare a calitãþii.

ALMiG România SRL este ºi unicul reprezentant




autorizat J.P. SAUER & SOHN Maschinenbau GmbH înRomania în sectorul industrie, în ceea ce priveºtecomercializarea compresoarelor cu piston de înalta ºi mediepresiune. Modelul ºi construcþia compresoarelor SAUER pentrupresiuni de pânã la 420 bar (în perspectivã pânã la 500 bar) suntideale pentru a fi folosite în industrie, având o putere deasupramediei ºi etalându-ºi capacitãþile chiar ºi î n cele mai solicitanteaplicaþii.

Firma ALMiG România SRL oferã spre vânzare unadintre cele mai largi palete de produse de pe piaþa aerului

comprimat: compresoare cu ºurub, compresoare cu piston (de joasa presiune, medie presiune ºi înaltã presiune),mu l t ip l i ca toa re de p res iune , motocompresoare ,turbocompresoare, compresoare cu regulator de turaþie,suflante, rezervoare pentru aer comprimat, recuperatoare deenergie pentru producerea apei calde, scule pneumatice,instalaþii complete pentru tratarea aerului comprimat ºiasigurarea managementului condensului, dispozitive de

monitorizare ºi control al instalaþiilor de aer comprimat. ALMiG România SRL se concentreazã în mod constantpe creºterea satisfacþiei colaboratorilor prin asigurarea unor servicii de calitate. Pentru garantarea reuºitei, ne aflam într-unproces continuu de învãþare ºi depunem toate eforturile pentru asatisface întotdeauna solicitãrile unicat ale clienþilor, oferindsoluþii individualizate, în funcþie de necesitãþi. Desigur cã, î nacest context, luãm î n considerare ºi cerinþele din ce î n ce mai

severe referitoare la economia de energie ºi la protecþiamediului.Societatea noastr ã nu ofer ã doar instalaþii complete de

producere ºi tratare a aerului comprimat, ci asigur ã ºiconsultanþã de specialitate, îndrumare tehnicã gratuitã,proiectare, antreprize, predare la cheie, punere în funcþiune autilajelor, service î n garanþie ºi post-garanþie, mãsurarea calitãþiiºi cantitãþii aerului comprimat, elaborare de studii pentru

pierderi, posibilitãþi de platã favorabile, reconstrucþie de reþelede aer comprimat, service - inclusiv la alte mãrci decompresoare.



8www.almig.ro


Reþeaua noastrã de service, cu reprezentanþi rãspândiþi î n puncte strategice care acoper ã cu succes întreaga þar ã,permite intervenþii rapide oriunde în România, în maxim 48 de

ore de la sesizare. Personalul nostru calificat va avea grijã cautilajele dumneavoastrã sã fie î ntreþinute tot timpul, caintervalele de service sã fie respectate, iar departamentul nostrude service va avea grijã ca piesele de schimb necesare sã fielivrate la timp. Reþeaua noastr ã de service include centre deservice în: Bucureºti, Braºov, Timiºoara, Hunedoara, DrobetaTurnu Severin, Galaþi, Paºcani, Turda, Miercurea Ciuc ºi BaiaMare.

ALMiG România SRL nu este doar un furnizor decompresoare, ci mai degrabã un partener ºi un consilier alclientului, începând cu etapa de proiectare a reþelei/staþiei deaer comprimat ºi pânã la etapa în care utilajele noastre intra î nperioada de post garanþie. De asemenea, cunoscând situaþiaactualã de pe piaþa din þara noastr ã, venim în întâmpinareadumneavoastr ã cu posibilitatea de a achiziþiona utilajele ºi î n

rate sau prin compensare cu energie electricã. Aceasta este calea succesului începuta în anul 1923,care este urmatã ºi dezvoltatã în continuare atât de ALMiGKompressoren GmbH, cât ºi de ALMiG România SRL, în modconsecvent.Luând toate acestea în considerare, a fost conceputprezentul manual tehnic de aer comprimat, cu scopul de a vã oferi informaþii de specialitate cât mai detaliate, care sã vã ajutesã stabiliþi cu mai mare precizie care vã sunt nevoile î n materie de

aer comprimat. Manualul este structurat pe capitole care prezintã diverse informaþii utile privind utilizarea eficientã a aeruluicomprimat, distribuirea de aer comprimat, producerea de aer comprimat calitativ, revalorificarea cãldurii reziduale, modalitãþide economisire a energiei, transport pneumatic, compresoare demedie ºi înalta presiune, diverse calcule pentru evaluarea calitãþiiaerului comprimat, a pierderilor de presiune/de aer comprimat depe reþea, ºi multe alte informaþii preþioase pentru orice utilizator

de echipamente pentru producerea ºi tratarea aerului comprimatºi nu numai.

Acest manual este cu atât mai preþios cu cât grupeazã




diverse date ºi informaþii care sunt, de obicei, tratate separat, îndiverse lucr ãri de specialitate, care sunt mai greu accesibile.

Din dorinþa de a veni, din nou, în întâmpinarea nevoilor clienþilor noºtri, a fost editat acest manual. In speranþa cã acest„Manual tehnic de aer comprimat” va fi de un real folos tuturor celor care îl citesc,

Echipa ALMiG România SRL

vã mulþumeºte pentru timpul acordat acestei lecturi.Pentru orice întrebãri sau nelãmuriri, vã rugãm sã nu

ezitaþi sã ne contactaþi.



10www.almig.ro


CAPITOLUL I - AERUL COMPRIMAT

Literatura claseaza producerea aerului comprimat printresistemele auxiliare de deservire a productiei. Acest fapt nu ar constitui oproblema în sine dar, în practica, fabricile, uzinele o trateaza ca pe oproblema secundara, aceasta nefiind direct legata de productie. Abia înultimii ani specialistii energeticieni au început sa recunoasca importantaaerului comprimat, si sa se ocupe de el în mod corespunzator. Producereaaerului comprimat ocupa un loc deosebit de important între consumatorii deenergie din industrie. În România de exemplu, din cota foarte mare departicipare a industriei la consumul de energie, 18 procente revin produceriide aer comprimat. Acest procent este dublul valorii care se consuma în scop

în tarile dezvoltate industrial. Cauza consumului mare de energie se poatecauta în randamentul scazut al sistemelor depasite de producere a aeruluicomprimat din tara, în pierderile mari cantitative si de presiune. Nu trebuieneglijata, fiind o cauza desoebit de importanta, lipsa de întretinerecorespunzatoare.

Daca dorim sa eliminam pierderile însemnate din producerea deaer comprimat si sa punem la punct un sistem optim în ceea ce privesteconsumul de energie, trebuie sa analizam în detaliu urmatoarele treiprobleme majore: - producerea de aer comprimat,

- distribuirea aerului comprimat si- utilizarea aerului comprimat, în asa fel încât sa atragem atentia în primul rând asupra aspectelor

energetice. Înainte de a dezbate în detaliu aceste probleme, sa definim însa

aerul comprimat. Aerul comprimat în sine nu este una din formele energiei, ci un

agent utilizat pe scara larga pentru transmiterea energiei. Toate interventiilelegate de producerea, distribuirea si utilizarea aerului comprimat au un efectdirect asupra consumului de energie. Specialistii în energetica trebuie totusisa trateze aerul comprimat ca o forma de energie, dat fiind ca de fiecare datacând se elimina o cauza a pierderilor de aer comprimat, acest fapt duceimplicit la reducerea consumului de energie. La ora actuala, aerul comprimateste unul dintre sistemele de deservire cele mai raspândite si cu aplicatiidintre cele mai diverse. Productia industriala moderna automatizata nici nupoate fi conceputa fara acesta si, în ciuda faptului ca aerul comprimat esteunul dintre modalitatile cele mai nerentabile de utilizare a energiei, domeniulsau de aplicare se largeste din ce în ce mai mult si în tara noastra.Randamentul de 24-30% al sistemelor de aer comprimat, precum si faptul ca

acestea utilizeaza energia electrica, produsa tot prin randament scazut, suntargumente care sustin afirmatia anterioara.Datorita numeroaselor avantaje legate de distribuirea si utilizarea




sa, precum si în lipsa unei alternative corespunzatoare, nu poate fideocamdata vorba de înlocuirea sa cu alte sisteme, desi în anumite domeniisi aplicatii restrânse, întrebuintarea sistemelor de frecventa mare, respectiv

hidraulice, este mai rentabila si cu un consum mai mic de energie .Tocmai de aceea, specialistii trebuie sa fie foarte atenti la faptulca sistemul lor de aer comprimat trebuie sa asigure, prin utilizarea cât mairedusa a energiei, aerul în cantitatea, la presiunea si cu calitatea necesare.



12www.almig.ro


CAPITOLUL II - SISTEMUL DE AER COMPRIMAT

Producerea, distribuirea si utilizarea aerului comprimat trebuie

privite, din toate punctele de vedere, ca un sistem unitar. În evaluareasistemului nu este voie sa se omita nici mediul.

Modificarea interna a sistemului de aer comprimat, precum si oricefel de interventie venita din exterior, are efect atât asupra iesirii cât si asupraintrarii, influentând astfel întreg randamentul sistemului.

Privind prin prisma sistemului, noi producem aer comprimat sicaldura utilizând energie electrica si aer atmosferic.

În sistem se observa patru unitati functionale distincte. În practica,specialistii acorda cea mai mare atentie compresorului si cea mai micaatentie retelei si consumului. Având în vedere starea retelelor de aer comprimat din tara, se recomanda luarea urmatoarelor masuri, cu ajutorulcarora consumul de energie al sistemelor de aer comprimat poate fi redus

considerabil:- reducerea pierderilor pe retea la 5%- reducerea pierderilor de presiune în retea la 1,0 bar - rezolvarea problemelor de calitate a aerului comprimat -




reducerea necesarului de energie pentru producerea unitatii de aer comprimat.

Acestea sunt problemele carora trebuie sa li se acorde o atentie

deosebita când se verifica sistemul în vederea descoperirii pierderilor.Totodata, trebuie sa renuntam la acea practica conform careia evidentiereapierderilor din sistemele de aer comprimat se realizeaza exclusiv prinmasurarea puterii electrice, si care foloseste în calcule datele nominale alecompresorului. Aceasta vine în contradictie cu principiul de sistem unitar. Eanu tine cont de valoarea reala a iesirii, de pierderile din distribuire si consum,si, prin omiterea verificarii celor trei parametri – presiune, debit, calitate –parametri care servesc ca baza pentru formarea sistemului optim – duce laconcluzii gresite.

Formarea unei imagini comparabile cu cea a unui sistem energeticpoate duce la reducerea consumului de energie pentru producerea aeruluicomprimat, deziderat permanent în rationalizarea energiei.



14www.almig.ro


CAPITOLUL III. UTILIZAREA AERULUI COMPRIMAT

Problema de baza a utilizarii aerului comprimat este aceea ca presiunea,

debitul si calitatea aerului comprimat disponibil la punctul de racordare aconsumatorului trebuie sa fie corespunzatoare, pentru ca echipamentele

sa lucreze la randament de 100%.Debitul si calitatea necesare unui randament de 100% pot fi

stabilite simplu din cataloagele fabricii. Problema deseori controversata oconstituie însa presiunea, desi si aceasta este stabilita clar: consumatorii deaer comprimat au o putere de 100% cu o suprapresiune de 6,0 bari pe retea. În toate cazurile în care presiunea necesara este diferita, acest aspect estepus clar în evidenta de consumatori.

În cele ce urmeaza, se analizeaza efectul celor trei caracteristiciasupra problemelor energetice ale utilizarii aerului comprimat.

3.1. Efectul presiunii asupra consumatorilor Problemele presiunii si debitului, nu se pot discuta separat din

acest punct de vedere. Necesarul de suprapresiune nominala aconsumatorilor este de 6,0 bari, necesar care, însa, în conditiile unui transfer dat, poate fi asigurat numai cu debitul corespunzator de aer comprimat. Dacadebitul de aer comprimat produs scade, în conditiile transferului neschimbat,

scade si presiunea.Pe lânga faptul ca influenteaza la consumatori :- randamentul ºi- consumul de aer schimbarea de presiune are efecte asupra :- consumului de energie al consumatorilor, si prin acesta

asupra -necesarului de energie al întregului sistem de aer comprimat siasupra

- productivitatiiLegatura dintre presiune si randament este reprezentata în figura

nr.1. Este evident ca pentru o productivitate de 100% este nevoie de osuprapresiune de 6,0 bari. Daca scade presiunea din retea scade puternic sirandamentul, pentru ca sub influenta reducerii presiunii cu 1,0 bar, scaderearandamentului este de 20%.

Situatia este defavorabila si atunci când consumatorii primesc opresiune mai mare de 6,0 bari. Acesta implica o crestere a randamentuluidegresiv conform schitei nr.1, dar duce totodata si la cresterea debituluinecesar de aer comprimat (vezi si figura nr.16) pentru ca o crestere apresiunii cu 0,5 bari duce la cresterea consumului de aer cu 10%.

Astfel poate sa apara situatia urmatoare: daca într-un sistemrealizat prost, la punctele îndepartate, de mare presiune, se încearca sa seasigure presiunea necesara prin utilizarea rezervelor compresorului, în




zonele aflate în apropierea compresorului, consumul crescut provocatartificial datorita cresterii presiunii are un efect exact invers, si, datorita unor cauze aparent de neînteles, schimbarea scontata nu se produce.

Figura 1 - Diagrama sculelor pneumatice

Suprasarcina produsa fata de presiunea de masurare estedefavorabila si pentru ca duce la o crestere puternica a uzurii si la un consumdin uzura care cauzeaza cresterea consumului de aer si a cheltuielilor de

întretinere. În afara de aceasta, presiunea prea mare constituie si un pericolde accidentare. Iata punctul unde se leaga presiunea, debitul siproductivitatea unei uzine. În toate punctele în care consumatorii primesc opresiune mai mica de 6,0 bari, elementele pneumatice si sculele pneumaticelucreaza cu un randament cu 20 % mai redus, sau poate chiar cu mult maimult. De altfel, acea calitate a consumatorilor de aer comprimat de afunctiona aparent continuu chiar si la presiune mai mica, face ca nici macar sa nu se observe ca ceva nu este în regula. Normele, ca si productia, seadapteaza la randamentul scazut, si nimeni nu se gândeste la faptul ca,

verificând sistemul de aer comprimat, s-ar putea obtine o crestere aproductivitatii.

1 2 3 4 5 6 7

20

40

60

80

100

110

Randament

%

Presiunebar



16www.almig.ro


3. 2. Calitatea aerului comprimatCalitatea constituie probabil în zilele noastre una dintre cele mai

arzatoare probleme ale utilizarii aerului comprimat în tara. Specialistii se

confrunta aproape zilnic cu problemele cauzate de aerul comprimat carecontine agenti poluanti uleiosi, lichizi si solizi. Cu toate ca în jurul acestor probleme exista cele mai mari semne de întrebare, pâna acum s-a facut preaputin pentru eliminarea acestor poluanti.

La o prima analiza superficiala, calitatea influenteaza directconsumul de energie. Daca însa ne gândim mai bine, putem constata caproducerea aerului comprimat de proasta calitate înseamna risipa mare deenergie. Poluantii aflati în aer distrug în general elementele si sculelepneumatice. Ei provoaca oprirea productiei si, în acelasi timp, crestereanecesarului de întretinere si de înlocuire a pieselor. În multe locuri, aerul

comprimat de proasta calitate duce la cresterea cantitatii de rebuturi. Saproduci rebut cu aer comprimat obtinut scump înseamna risipa de material side energie. Asigurarea aerului comprimat de calitate corespunzatoare începe cu alegerea compresorului si a amplasamentului statiei decompresoare. Aerul aspirat de compresor contine multi agenti poluanti, dar acestia pot ajunge în aer si în timpul comprimarii si distribuirii sale, în functiede sistem. Acesti agenti poluanti pot fi extrasi din aerul comprimat prinutilizarea filtrelor si a uscatoarelor de aer comprimat corespunzatoare.Calitatea dorita de catre utilizatori poate fi deci asigurata prin crearea

corespunzatoare a sistemului de filtrare, dar realizarea sa necesita:- o investitie suplimentara si- o întretinere sistematica si atenta. În ciuda acestora, se recomanda imperativ punerea pe ordinea de

zi a problemelor legate de calitate pentru ca prin rezolvarea lor - creºte durata de viaþã a consumatorilor de aer comprimat- scade riscul aparitiei penei de productie- creste productivitatea uzinei- scade necesitatea întretinerii consumatorilor de aer

comprimat- creste calitatea produselor si prin aceasta valoarea lor de

piata,- scad necesarul de energie si cheltuielile necesare realizarii

produselor.Deci, problema calitatii este în strânsa legatura cu productivitatea

si cu consumul de energie al unei uzine. De aceea, în ceea ce urmeaza, nevom ocupa amanuntit de efectele celor trei agenti poluanti care cauzeazacele mai multe probleme, adica de:

- agentii poluanti solizi

- uleiul si- efectul apei




3.2.1. Agentii poluanti solizi în aerul comprimat Agentii poluantii solizi ajunsi în aerul comprimat sunt de doua feluri,

unii pe care îi aspira compresorul din mediu si altii care pot ajunge în retea în

timpul comprimarii.Compresorul absoarbe din mediul înconjurator, în primul rând, ocantitate de praf ce depinde de locul instalarii si de caracterul fabricilor cefunctioneaza în apropiere.

Figura 2 Concentratii de praf caracteristice

Figura nr. 2 arata concentratia de praf în unele locuri tipice. În afaraprafului, compresorul mai absoarbe câtiva agenti poluanti care se gasesc din

pacate în aer, cum sunt gazele emise de autovehicule, cenusa, hidrogenulsulfurat fumul emis de fabrici, diferite poluari emise, etc. De efectul acestoradin urma trebuie sa ne ocupam numai în cazul în care concentratia acestoradepaseste valorile medii.

În timpul comprimarii, respectiv dupa aceasta, în aerul comprimatpot ajunge urmatorii agenti poluanti: bucati de material rezultând din uzurafiltrului de absorbtie, praf de metal aparut în urma uzurii partilor metalice alecompresorului, parti rupte din agentul de uscare al uscatoarelor prinadsorbtie, bucati din rugina aparuta în conducte. Daca filtrarea si separareaacestora nu este rezolvata, agentii poluanti solizi ajung la consumatori, undeprovoaca pierderile si problemele mentionate anterior.

Clasa

Farapraf

Încarcareusoara

Încarcaremedie

Încarcaregrea

Î n c arc are

foarte grea

Locuri tipice de existenta

Drumuri solide, hale uzinale,nave.

Drumuri nesolide, cariera depiatra, terenuri cu bumbac

Cuptoare, constructiidedrumuri, terasamente de praf

Fabrica de ciment, terenuripetrolifere, statii de concasare

Furtuna de praf, autovehiculeîn desert

Concentraþiade praf 3mg/m

0

0-170

170-350

350-700

700 - 1400

peste 1400



18www.almig.ro


3. 2. 2. Uleiul în aerul comprimatUleiul din aerul comprimat ajunge aici în timpul comprimarii, în

camera de compresie. Uleiul utilizat pentru lubrifierea pieselor metalice se

amesteca cu aerul în grupul de compresie sau ]n cilindru. Cantitatea de uleiramasa în aerul comprimat depinde de randamentul dispozitivului deseparare folosit.

Problema uleiului a disparut numai odata cu aparitia compresoruluielicoidal, ce functioneaza complet fara ulei, pentru ca , în acest caz,rotoarele compresorului nu se ating, nefiind nevoie de introducerealubrifiantului. În figura nr.3. putem vedea imaginea unui compresor modern ALMIG. Cantitatea de ulei ajunsa în aerul comprimat depinde si de principiulde functionare a compresorului. Figura nr.4. reprezinta continutul de uleicaracteristic pentru câteva tipuri de compresoare utilizate pe scara larga.

Referitor la uleiul din aerul comprimat, trebuie sa amintim oproblema legata de o greseala din practica. O parte dintre utilizatori, dincomoditate si din cauza economisirii prost întelese, nu asigura lubrifiantulnecesar functionarii elementelor si uneltelor pneumatice, ci lasa ungerea înseama uleiului ajuns în reteaua din compresor. Gresit ! Consumatorii aunevoie de cantitatea si calitatea de lubrifiant stabilita de producator. Calitateauleiului necesar pentru ele nu coincide nici macar întâmplator cu calitateauleiului lubrifiant al compresorului! – Daca acest lucru nu se respecta,instalatia se uzeaza mai repede, creste consumul de aer comprimat si

necesarul de întretinere.

Figura 3. Compresor elicoidal cu injectie cu apa tip ALMIGLENTO




Figura 4. Continutul de ulei din aerul comprimat furnizat de diferitecompresoare

3.2.3. Apa în aerul comprimat Aerul atmosferic aspirat de compresor poate absorbi la rândul saucantitatea de apa determinata de temperatura si independent de presiune,pâna ce ajunge la saturatie. Daca ajunge mai multa apa în el decât saturatiastabilita de temperatura, atunci surplusul se separa. Apa se separa din aer siatunci când aceasta este racita sub temperatura de saturatie stabilita decontinutul de apa. (anexa 7.6.).

Astfel, în timpul comprimarii, când temperatura aerului se ridica dela temperatura de aspiratie la 100-160 °C – deci va fi în stare sa admita ocantitate mai mare de de apa – apa nu se separa. Apa apare doar înpostracitor, dar si acolo doar de la punctul în care temperatura scade subtemperatura de saturatie stabilita de continutul de apa.

In baza acestor aspecte trebuie sa prevedem separarea apei înreteaua de aer comprimat atât timp cât, printr-un procedeu oarecare, nuscadem umiditatea aerului în asa masura încât temperatura de saturatieaferenta sa fie mai joasa decât temperatura minima a aerului comprimat dinsistem.

3. 2. 4. Clasificarea calitativa a aerului comprimat

Multa vreme, pâna si între specialisti a dominat o nesiguranta înprivinta problemelor calitative ale aerului comprimat. Foarte multerecomandari, standarde de fabrica si nationale reglementeaza cantitatea dincei trei agenti poluanti admisa în diversele domenii de activitate.

În 1984 a aparut în tarile Pietei Comune primul standard extins întoate domeniile, care aduce în sfârtit la un numitor comun toate acest aspectecontroversate.Standardul PNEUROP 6611/84, intitulat “Clasele calitative aleaerului comprimat”, stabileste 4, respectiv 5 clase calitative pentru cele treitipuri principale de agenti poluanti, (fig.6) stabilind pe cele corespunzatoare

fiecarui domeniu de utilizare a aerului comprimat.Pâna la aparitia reglementarilor privind problemele legate decalitatea aerului comprimat, recomandam aplicarea prevederilor standardului PNEUROP 6611/84 mentionat mai sus.

Compresoare cu ºurub fara ulei

Compresoare cu ºurub cu injecþie cu ulei

Compresoare cu piston cu ulei

Compresoare cu piston fara ulei

Compresoare rotative (cu paleþi)

30 mg/m

32-13 mg/m

3

2-10 mg/m30,001-0,01 mg/m

310-100 mg/m



20www.almig.ro





Figura 6. Clasele calitatii aerului comprimat conform

standardului PNEUROP 6611/843. 3. Eliminarea poluantilor din aerul comprimatStandardul PNEUROP prezentat în capitolul anterior prevede,

pentru diferite domenii de utilizare ale aerului comprimat, valori diferite alecontinutului de praf, apa si ulei (Fig.7.) Continutul de praf din aerul aspirat decompresor (Fig.2.), respectiv continutul de apa si ulei (Fig.4), depaseste îngeneral cu mult aceste valori. Ca sa asiguram valorile prevazute destandarde, agentii poluanti din aerul comprimat trebuie îndepartati prinfiltrare, respectiv uscare.

3. 3. 1. Filtrarea materialelor poluante Înainte de a începe prezentarea instalatiilor si a procedeelor

potrivite filtrarii materialelor poluante, sa vedem care este de fapt principiul debaza al filtrarii. Cel care doreste sa monteze filtre în reteaua de aer comprimatnu trebuie sa puna întrebarea “Ce pot filtra?”, ci “Ce este voie sa ramâna înaerul comprimat?”. Filtrele produc în sistem caderi de presiune, care atragdupa sine cresterea puterii absorbite si prin aceasta cresterea consumului deenergie în sistem. Acest principiu trebuie avut mereu în vedere la alegerea,

respectiv utilizarea filtrelor si a metodelor de filtrare prezentate în cele ceurmeaza.Filtrele utilizate în tehnica aerului comprimat pot fi grupate în functie de mai

Clasa

Clasa ClasaPunct de rouã presiune°C

Continut max. de ulei3mg/m

1

2

3

4

Diametrul maximal particulei µm

0,1

1

5

40

Densitatea particulei3g/m

0,1

1

5

nespecificat

Continut de materiale solide:

Umiditate: Continut de ulei:

1 -40 1 sub 0,01

2 -20 2 0,1

3 +2 3 1

4 +10 4 2,5

5 nespecificat 5 5,0



22www.almig.ro


multe criterii, dupa cum urmeaza:- dupã scopul utilizãrii lor (ex. filtru de aspiraþie, prefiltru, filtru steril,filtru de adsorbtie etc.)

- dupa modul de functionare al filtrului (ex. filtru cu membrana, filtru desuprafata, filtru electronic de separare etc.)- dupa randamentul filtrului (ex. filtru dur, filtru fin, filtru de marecapacitate etc.)- dupã materialul filtrului (ex. filtru textil, filtru de hârtie, filtru dinceramicã, filtru metalic etc.).

Prin folosirea acestor filtre ne putem asigura ca agentii poluanti dinaerul aspirat si cei ce se mai adauga în compresor nu ajung în retea si, prinaceasta, la consumatori

Figura 7. Clasele de calitate propuse pentru aerul comprimat.

Unelte pneumatice industrialeRulmenti pneumatici

Aparate pneumaticeMotoare pneumaticeTurbine pneumaticeTransport pneumatic: material,

praf Tehnica fluidelorMaºini de turnatIndustria alimentaraMineritMasini unelteMasini de ambalatMasini textileTehnica filmuluiCilindri pneumaticiComenzi pneumaticeCiocane pneumaticeSablare

Pistoale de vopsit

Clasificarea conform PNEUROP 6611/84Clasele propuse în functie de utilizare Clasã

Materialsolid

Apã UleiUtilizare

22

2323224244441324-

3

32

33-1

243243533313253

2

33

33332251553315353

3




Primul pas în reducerea poluarii aerului aspirat este prefiltrareaaerului care ajunge în compresor. Prefiltrarea înseamna ca se monteaza înaintea compresorului un prefiltru în general mai dur, cu un randament mai

mic decât filtrul de aer care se gaseste de obicei în interiorul compresorului. Acest prefiltru are rolul de a facilita sarcina filtrului aflat în compresor.Deoarece aceasta solutie provoaca o cadere de presiune în partea deaspirare, utilizarea ei necesita o atentie deosebita. În primul rând, montareaprefiltrului este oportuna acolo unde dorim sa protejam filtrul scump deaspirare, respectiv cel intern, precum si racitoarele compresorului ALMIG, deaerul cu continut mare de praf.

Al doilea pas în separarea agenþilor poluanþi este utilizarea filtrelor de aspiraþie la racordurile de admisie ale compresorului. Astãzi, abia maiexistã compresoare care funcþioneazã fãrã filtru de aspiraþie, iar compresoarele moderne, fãrã excepþie, sunt totdeauna prevãzute cu filtreuscate de hârtie. Acesta este tipul de filtru care funcþioneazã cu randamentulde separare cel mai convenabil. El separã firele de praf de dimensiunea de 1µm cu un randament de 96-98 %, iar granulele mai mari, de 5 µm, cu unrandament de 99,9 %. Protecþia filtrelor relativ scumpe prin prefiltrare trebuiefãcutã doar în locurile cu concentraþie de praf medie sau peste medie (Fig. 2.). În cazul unor astfel de condiþii de exploatare, se recomandã sã fiecomandat în aºa fel compresorul, încât producãtorul sã-l livreze împreunã cuprefiltrul ciclonic (Fig.8.). Al treilea pas în filtrarea materialelor poluante este

filtrarea efectuata dupa compresor, dupa iesirea aerului comprimat. Rolulacesteia este, în primul rând, filtrarea substantelor (de ex. ulei) ajunse în aer în timpul comprimarii, respectiv îndepartarea umiditatii produse de racireaintervenita dupa racordul de aer comprimat. Dupa uscatoarele de aer prinadsorbtie, se folosesc filtre în si pentru filtrarea resturilor de materialuluiabsorbant. Astazi, aproape toti producatorii de compresoare ofera deja ogama larga de filtre de retea. Aceste instalatii sunt potrivite pentru filtrareaprafului si uleiului, respectiv a picaturilor de apa si a peliculelor. Un filtrumodern de putere mare scade poluarea cu ulei la 0,003 mg/m3, în timp ce

presiunea de rezistenþã nu depãþeºte 0,16 bari (valoare de start), iar poluareacu praf este filtratã la peste 0,1 µm cu un randament de 99,9%. stimp cepresiunea de rezistenþã nu depãþeºte 0,16 bari (valoare de start), iar poluareacu praf este filtratã la peste 0,1 µm cu un randament de 99,9%.

Combinatia acestor filtre cu filtre sterile de adsorbtie satisface sicerintele de aplicare din industria alimentara si farmaceutica, precum si dindomeniul sanatatii.

3. 3. 2. Alegerea filtrelor Alegerea potrivita a filtrelor are o importanta deosebita, tocmai

datorita legaturii strânse dintre filtrare si necesarul de energie. Desigur,alegerea este influentata de calitatea aerului pe care dorim sa o atingem, dedebitul de aer prevazut pentru filtrare, depresiunea si temperatura acestuia.



24www.almig.ro


Este necesar sa fim atenti întotdeauna sa nu alegem un filtru prea mic,deoarece aceasta înseamna introducerea unor elemente de crestere acheltuielilor, ca urmare a cãderii de presiune de pornire mai mari, a poluarii

mai rapide si a duratei de viata mai reduse, care costa bani si energie.Pentru alegerea filtrului potrivit esterecomandat sa se acorde atentie anexei nr.7.7, care indica tipul de filtru potrivit pentrudiverse tipuri de compresoare si diversedomenii de de utilizare.

Daca, pe baza celor de mai sus, am alesfiltrul potrivit, tot mai ramâne o întrebare fararaspuns, adica cea referitoare la locul deamplasare a filtrelor, respectiv daca e bine sa

realizam o statie de filtrare locala sau centrala.Nu exista o regula general valabila. Se poatespune însa ca, daca este nevoie de aer deaceeasi calitate în întreaga retea de aer comprimat si aceasta calitate nu este speciala,este recomandata filtrarea centrala.

În cazul unor cerinte de calitate foartesevere, este recomandata filtrarea locala,respectiv folosirea combinatiei dintre filtrarea

locala si cea centrala. În cazul în care estenevoie de aer comprimat steril, poate fivorbadoar de filtrare locala.

În figura 9 dam exemple de utilizare afiltrarii locale si centrale în cazuri de utilizareidentica.

3.3.3. Scaderea umiditatii din aerul comprimat

3.3.3. Scaderea umiditatii din aerul comprimat- supracompresie - uscare prin refrigerare,- uscare prin adsorbþie - combinaþia acestora.La ora actuala, prima metoda, supracompresia, aproape ca nu se

mai foloseste nicaieri datorita necesarului de energie foarte mare. La acestprocedeu, pentru ca la 6,0 bari sa obtinem un punct de roua de +3°C, trebuiemai întâi sa comprimam aerul pâna la 40,0 bari, iar apoi, dupa racireaulterioara, sa decomprimam acest aer pâna la presiunea necesara.

Pentru a îndeparta umiditatea din sistem, aerul comprimat trebuieuscat. În timpul uscarii, umiditatea aerului comprimat este redusa, prin

refrigerare sau prin utilizarea procedeelor fizice respectiv chimice, pânã lavalorile date, pe cât posibil la un nivel la care sã nu se mai separe apã dinaerul comprimat. Pentru caracterizarea umiditãþii aerului, se foloseºte o

Figura 8. Filtru de aer

modern, cu prefiltru în




Figura 9. Moduri de filtrare localã ºi centralã în cazuri de

utilizare identicã

temperatur ã numitã punct de rouã. Tehnica aerului comprimat foloseºte douã tipuri de puncte de rouã:

- punctul de roua atmosferic, acea temperatura sub care, prinracire, din aerul la presiune atmosferica porneste separarea umiditatii,

- punctul de roua sub presiune, acea temperatura produsa îngeneral de uscatoare, sub care prin racire, din aerul la presiunea data,porneste separarea umiditatii.

În legatura cu punctul de roua este important sa mentionam ca,desi unitatea sa de masura coincide cu cea a temperaturii - °C -, punctul deroua si temperatura aerului comprimat coincid doar în cazuri exceptionale. Înanexa nr.7.6. s-a plasat diagrama punctului de roua al aerului, în care sepoate gasi legatura dintre temperatura, presiunea si umiditatea aerului.

Conform principiul de functionare se utilizeaza doua modalitati deuscare, prin refrigerare si respectiv adsorbtie. Folosirea lor este influentata side punctul de roua care poate fi atins sub presiune.



26www.almig.ro


3.3.4. Uscatoare prin refrigerareUscarea prin refrigerare, asa cum arata si denumirea, scade

umiditatea din aer prin aplicarea racirii. Aceasta determina în acelasi timp si

limitele aplicabilatii si atingerii punctului de roua. Prin utilizarea uscarii prinrefrigerare, punctul de roua minim sub presiune ce poate fi atins este de+2°C. Daca aerul s-ar raci sub aceasta temperatura condensul dinschimbatorul de caldura ar îngheta si ar face imposibila functionareauscatorului.

Figura 10. Principiul de functionare a uscatoarelor prinrefrigerare

Uscatoarele prin regfrigerare folosesc un bine cunoscut circuit alagentilor frigorifici, aplicat pe scara larga în tehnica de racire, în care

evaporatorul (Fig.10.2) este un schimbator de caldura aer comprimat –freon. În acest schimbator de caldura, aerul este racit la +2 °C si condensulobtinut în timpul refrigerarii se extrage în separatoarele de picuri de marecapacitate. (Fig.10.3.). Pentru ca în sistem sa nu ajunga aer comprimat la +2°C, aerul rece este încalzit cu aerul comprimat cald sosit din compresor într-un schimbator de caldura aer-aer (Fig.10.1-5). Constructia uscatorului esteprezentata în figura 10.

Deci, cu ajutorul acestor uscatoare, aerul comprimat care iese dincompresor la o presiune de 7,0 bari si la o temperatura de +35 °C, dupa

trecerea prin uscator, iese din acesta la o presiune de 7,0 bari, la otemperatura de +30 °C si cu un punct de roua sub presiune de +2 °C. Acesta înseamna totodata ca umiditatea din aer nu se separa trecând prin reteapâna când aerul comprimat nu se raceste sub +2 °C.

Aer comprimatla cca. 3 - 5 °C Separator picuri

Compresor de frig cuschimbãtor de cãldurã

Schimbãtor de cãldurã

aer/aer

Temperaturãintrare = 35°C

Temperaturãieºire= 27°C




Punctul de roua sub presiune atins în uscatoarele cu racire depindede caracteristicile aerului ce intra în uscator. Producatorii dau debitulrecalculat pentru parametrii +20 °C si 1,0 bar de la intrarea în compresor, în

timp ce la intrarea în uscatoare, calculul se face pornind de la o temperatura aaerului comprimat de +35 °C si o presiune de 7,0 bari. În cazul unor valorireale diferite de acestea, datele oferite în catalogul uscatoarelor trebuiecorectate.

În prezent, uscatoarele prin refrigerare se pot gasi într-o gamalarga de capacitati, în serie între 0,3-300 m3/min., iar în cazul unor solicitarispeciale se produc chiar pâna la 10.000 m3/min. Figura nr.11 prezinta ofamilie de uscatoare ALMIG.

Figura 11. Uscatoare prin refrigerare ALMiG ADQ

3.3.5. Uscatoare prin adsorbtieÎn cazul în care punctul minim de roua sub presiune de +2 °C,

asigurat de catre uscatoarele prin refrigerare, nu este suficient, se impune

folosirea unui alt procedeu de uscare.Esenta uscarii prin adsorbtie este ca materialul adsorbant leagafizic umiditatea din aerul comprimat prin condensare capilara, în timp cetemperatura aerului nu se modifica. Agentul absorbant se satureaza dupaadsorbtia unei anumite cantitatide apa, si atunci, în scopul atingerii încontinuare a efectului de uscare trebuie îndepartata apa din el. Aceastaregenerare se realizeaza în majoritatea cazurilor pe calea transmiteriicaldurii. De materialele absorbante folosite depind punctul de roua subpresiune si temperatura de regenerare necesara.

Materialele absorbante cele mai des folosite sunt:1. Silicagel (SiO2), punct minim de roua sub presiune-50°C,

regenerare la 120-180 °C;2. Oxid de aluminiu activat (Al2O3), punct minim de roua sub



28www.almig.ro


presiune -60°C, regenerare la 170-300 °C;

Figura 12. Principiul de functionare a uscatorului cu adsorbtie

3. Filtre moleculare (Na, AlO2, SiO3), punct minim de roua subpresiune -90°C, regenerare la 200-350 °C. Aceste valori se modifica în functie de presiunea si temperatura

aerului comprimat.Uscatoarele prin adsorbtie, indiferent de absorbantul utilizat, se

construiesc în trei variante:- uscãtoare cu adsorbþie cu regenerare la rece, la care

regenerarea se face fãrã utilizarea unei surse de cãldurã, ci doar prin utilizariiunei cantitãþi mici (8-20 %) din aerul comprimat produs de compresor.

Construcþia unui astfel de uscãtor este arãtatã în fig.12.- uscatoare cu adsorbtie regenerate cu sursa de caldurainterna, la care necesarul de caldura pentru regenerare este asigurat îngeneral de corpuri de încalzire electrice, care se aseaza în materialulabsorbant. Si aici este nevoie de putin aer comprimat (2-3 %) pentru a puteaelimina aburii evaporati.

- uscatoare cu adsorbtie regenerate cu sursa de calduraexterna, la care necesarul de caldura pentru regenerare este asigurat prinutilizarea unei cantitati de caldura externa, avuta la dispozitie în general careziduuri. Aceasta serveste la încalzirea aerului care este transmis prin

agentul de regenerare de o suflanta mica. Aparitia viziunii energetice în tehnica aerului comprimat a condus

la faptul ca mai multe firme au realizat uscatoare prin adsorbtie la care

Intrare aer comprimat

Ieºire aer comprimat




regenerarea are loc cu caldura reziduala a aerului comprimat din compresor.La astfel de uscatoare, consumul de aer comprimat si de energie electricaeste nul, deci joaca un rol important în producerea rentabila a aerului de

înalta calitate.Esenþial pentru uscarea prin adsorbþie este cã absorbantul leagãpe cale chimicã umiditatea din aer ºi constituie cu acesta o solutie. Absorbantul poate fi de doua feluri, substanta lichida sau solida.

Uscatoarele prin adsorbtie, în ciuda constructiei lor simple, suntutilizate în tehnica aerului comprimat în cazuri foarte rare. Ele intra îndiscutie cu adevarat doar în locurile în care este necesara uscarea unor cantitati mai mari de aer, de exemplu 50.000.m3/ora. Punctul de roua subpresiune care poate fi atins depinde de felul absorbantului folosit, fiind între –5 si –20 °C.

3.4. Calitatea aerului si consumatoriiCalitatea aerului comprimat ajuns la consumatori are doua

componente: calitatea aerului produs de catre compresor si modificareaacestuia în timpul tratarii si distributiei. În cazul unor anumite compresoare,sarcina de tratare consta în asigurarea calitatii corespunzatoare a aerului.

La un grup important de consumatori, în aerul comprimat trebuieintrodus lubrifiant la locul de iesire. Acest lucru este obligatoriu pentru outilizare rentabila si sigura a elementului pneumatic sau uneltei pneumatice.

Ungerea necorespunzãtoare duce la cresterea uzurii partilor componentecare se freaca, determina scaderea randamentului si defectarea lor înaintede termen, ceea ce atrage dupa sine cresterea cheltuielilor de întretinere(Fig.13). Date fiind aceste aspecte, lubrifierea corespunzatoare estedeosebit de importanta. În majoritatea cazurilor de retele de aer comprimatdin tara, trebuie sa se insiste pentru unitatilor traditionale de tratare a aerului(Fig.23.5,6), a filtrului de aer si a ungatorului de linie. Chiar si când eleexista, nu se acorda suficienta atentie completarii sistematice a ungatoruluide linie.

Tehnica aerului comprimat utilizeaza pentru lubrifierea uneltelor sisteme din ce în ce mai moderne. În fig.14 se poate vedea imaginea unuiungator de linie. Acest dispozitiv se monteaza pe ramificatia catre un grup deconsumatori, sau direct pe conducta principala de aer comprimat. La oraactuala se utilizeaza pe scara larga si aparate de pulverizare a cetii de ulei,care transmite uleiul în aerul comprimat sub forma unei cete atât de fine, încât în cursul înaintarii prin conducta, el nu se separa si, ajungând la consumator,realizeaza lubrifierea acestuia. Aparatul de pulverizat ceata de ulei cu ceamai mare capacitate este potrivit pentru tratarea aerului comprimat de 900m3/ora. Aceasta solutie are numeroase avantaje fata de producereatraditionala a aerului, astfel:

scade cantitatea de ulei utilizat pentru ungerea utilajelor, deoarece în cazul aceluiaºi numãr de unelte, aparatul de pulverizat ceaþa de ulei



30www.almig.ro


asigurã un efect corespunzãtor de ungere chiar ºi cu 10 % din consumul deulei al sistemului clasic,- scade poluarea, deoarece continutul de ulei din aerul evacuat de

consumatori reprezinta doar 5 % din cel al sistemelor clasice- scade necesitatea întretinerii consumatorilor si crestesiguranta lor de functionare ca urmare a lubrifierii sigure si de marerandament,

- rezervorul mare de ulei asigura perioade de completare la 6luni,

- nu existã cãderi de presiune în instalaþie, care faþã desistemele clasice face posibilã economisirea energiei corespunzãtoare la 0,8bari

duce la scãderea cu cel puþin 25% a pierderilor cantitative

apãrute în reþea, deoarece multe racorduri cu filet, cu risc potenþial descurgere, specifice sistemelor clasice de tratare a aerului, pot fi eliminate dinreþeaua de aer comprimat.

Figura nr.13. Efectul lubrifierii asupra parametrilor uneltelor pneumatice




Dupa cum reiese si din aspectele tratate anterior, este evident ca energianecesara pentru producerea aerului comprimat este în strânsa legatura cuproblemele de calitate. Nu este indiferent ce solutie se alege pentru

îndeplinirea sarcinilor date, respectiv pentru satisfacerea cerintelor consumatorilor.3.5. Efectul întretinerii asupra utilizarii Întretinerea, ca tot ceea ce este legat deutilizarea aerului comprimat, are o influentaimportanta asupra utilizarii energiei din întregulsistem si asupra productiei, deoarece are efectasupra:- puterii consumatorilor,- cantitatii de aer comprimat consumate,- productivitatii uzinei,- sigurantei productiei,- consumului de energie industriala.Unealta prost întretinuta se uzeaza mai repededecât ar trebui, si ca urmare a acestui fapt nupoate da randamentul nominal nici chiar înconditii de presiune si de debit de aer identice. Asa cum se poate vedea din graficul prezentat în fig.15, o unealta prostîntretinuta nu este în

stare sa lucreze cu capacitatea de 100% nici chiar în conditiile de suprapresiune de 6,0 bari a a e r u l u i c o m p r i m a t . Ca urmare a întretinerii proaste intervine o scadere a capacitatii egala cuefectul presiunii scazute a retelei. Toate efectele defavorabile enumerateanterior, ca si cresterea consumului de energie, pot fi înlaturate printr-o întretinere sistematica.

Figura 15. Influenta întretinerii asupra randamentului uneltelor neumatice

Figura 14. Ungator de linie

20

40

60

80

100

R a n d a m e n t %

Turaþie %20 40 60 80 100

6 bar

6 bar

5 bar

unealtã prost întreþinutãunealtã bine întreþinutã



32www.almig.ro


Cu ajutorul acesteia se poate asigura, din punct de vedereenergetic, utilizarea optima a aerului comprimat.

3.6. Debitul de aer comprimatDebitul de aer comprimat produs cu ajutorul unui compresor estepotrivit consumatorilor daca asigura un randament de 100% la presiuneaprevazuta de producator. Pentru a stabili puterea compresorului, trebuie sase cunoasca necesarul de consum ale sistemului de alimentat.

La stabilirea cerintelor se analizeaza doua cazuri. În primul rând,acela în care în locul unui compresor vechi trebuie instalat unul nou. În aldoilea rând acela în care trebuie ales un compresor corespunzator unuisistem de aer comprimat complet nou.

În cazul retelelor existente, este foarte important ca, la alegerea

compresoarelor noi, sa nu se ia ca baza, în nici un caz, valorile date de tabelulindicator al compresoarelor vechi. Chiar si în conditii de întretinere atenta,puterea compresoarelor învechite, exploatate de mai multi ani, poate fideosebit de diferita fata de valorile nominale date din fabrica. Valoarea eroriieste influentata desigur de mai multi factori si poate ajunge chiar la 40%. Deaceea, compresoarele noi se aleg doar dupa determinarea prin masurare aconsumului de aer comprimat industrial. Pentru masurare exista mai multeposibilitãþi. Se poate mãsura debitul aerului la aspirare si la iesirea dincompresor.

Masurarea la aspirare, în conducta de aspirare a compresorului, cuanemometre, este cea mai simpla. Ca rezultat al acesteia se poate afla cuexactitate transportul de aer real al compresorului. Din acesta, folosinddatele de exploatare ale compresorului, se poate calcula simplu consumul deaer comprimat.

Figura 16. Influenta presiunii aerului comprimat ºi a numarului deconsumatori asupra cerintelor cantitative

În cazul masurarii efectuate la iesirea din compresor, estenecesara instalarea unei diafragme de masurare sau a unui contor de gaz. Astfel se obtine debitulde aer comprimat – partial sau total - produs decompresor. Cu un program ritmic de masurare corespunzator, se poate

determina si specificul consumului uzinal.Masurarea este importanta deoarece momentan nu se cunoaste o

metoda de calcul cu care sa se determine necesarul de aer comprimat al unei

Presiune (bar) Nr. consumatoriK1 K2

5,0 20,8 0,96

6,0 41,0 0,90

7,0 61,2 0,858,0 81,4 0,80




fabrici sau uzine la punctele de racord ale consumatorilor. Calculul aeruluicomprimat necesar constituie o problema la un anumit nivel de uzura alconsumatorilor si, pe baza de calcul, nu se pot determina nici pierderile pe

retea, nici productia reala a compresoarelor.Este important sa se stie ca rezultatele masurarii contin si pierderiledin întregul sistem. La alegerea compresoarelor noi, trebuie luat înconsiderare efectul reducerii consumului din proiectul de reconstructieelaborat pentru scaderea pierderilor. Rezultatele astfel obtinute trebuiemarite cu cresterea consumului de aer comprimat prevazuta în proiectul dedezvoltare viitoare, respectiv cu o rezerva de 20%. Aceasta valoarereprezinta necesarul de aer comprimat al sistemului dat.

În cazul sistemelor noi de aer comprimat, ce urmeaza sa fierealizate, debitul necesar se poate determina numai pe baza de calcul. Aici,datele de pornire le constituie numarul si tipul consumatorilor deaerprevazuti. Datele consumului din catalogul de fabricatie primit pot fitotalizate numai luând în considerare factorii ce pot influenta consumul, ºi anume:

Figura nr.17 Factori de exploatare

K3

Masina degaurit

Maºinã deºlefuit 0,40

0,15

0,20

0,10

0,30

M a s i n a d e

Soneta cuberbec

Ciocanpneumatic

Pistol depurjare



34www.almig.ro


- numarul uneltelor de acelasi tip , simultaneitatea, K2 = Figura 16- valoarea suprapresiunii din retea, K1 = Figura 16,- gradul de exploatare a uneltelor, K3 = Figura 17,

- cresterea consumului ca urmare a uzurii uneltelor, K4 = 0,10,- pierderea cantitativa din retea: K5 = 0,05.Deci, pentru tipuri identice de unelte, debitul necesar de aer

comprimat se poate calcula aplicând urmatoarea relatie:

3Q = (q x n x K x K x K ) x (1,0 +K + K ) m /min,1 1 1 2 3 4 5

unde: q = necesarul de aer comprimat din catalog pentru tipuri13identice de unelte, m /min,

n = numarul uneltelor identice

Debitul total necesar este suma debitelor necesare ale diferitelor tipuri de unelte la care se adauga o rezerva de 20%:

3Q = (Q + Q + Q + …) x 1,2 m /min.1 2 3

Este util ca acest calcul sa se efectueze pe tabel rezumativ. Anexanr.7.2 prezinta un exemplu în acest sens. Tot în anexa s-au plasat câtevatabele care, în lipsa datelor din cataloagele de fabricã, ajuta la determinarea

debitului necesar de aer comprimat. Anexa 7.3. da debitul necesar de aer pentru unelte de aer comprimat folosite într-un cerc mai larg. Cititorul poategasi datele de consum ale cilindrilor pneumatici si duzelor de aer în anexele7.4 ºi 7.5. Din punctul de vedere al consumului de energie, are o mareimportanta determinarea cerintelor cantitative, deoarece compresorul ales înmod gresit înseamna oricum o pierdere energetica. Daca putereacompresorului este prea mare comparativ cu cerintele consumatorilor,acesta trebuie sa functioneze mult timp în gol, iar, din punct de vedereenergetic, este optim acel compresor care functioneaza tot timpul în sarcina.

Daca debitul de aer pus la dispozitie este mai mic decât cel necesar,compresorul va functiona mereu în sarcina, dar nu va putea asigurapresiunea optima. Acest lucru se manifesta prin scaderea randamentuluiconsumatorilor. (Cap.3.1.).

În afara de stabilirea datelor cantitative, mai are importanta sinumarul si capacitatea compresoarelor utilizate pentru a satisface consumulnecesar dat (Cap.5.4.).

Daca, în baza celor de mai sus, dispunem de cerinþele consumatorului, trebuie sa examinam efectul pe care îl are asupra acestuiasistemul de aer comprimat aflat între compresor

ºi consumatori.

Doar

cunoscând aceste date se poate începe alegerea compresoruluicorespunzator.




CAPITOLUL IV. DISTRIBUIREA AERULUI COMPRIMAT

Teoria pretinde de la un sistem optim de distribuire a aerului

comprimat ca, în decursul distribuirii sa nu varieze debitul, presiunea sicalitatea aerului.

Din pacate, aceasta nu se poate realiza în practica deoarece, chiar si la reteaua construita si întretinuta foarte bine, se produce pierderecantitativa, respectiv cadere de presiune. Întrucât fiecare tip de pierderecauzeaza cresterea consumului de energie al statiei de compresoare,specialistii, chiar daca nu pot sa le elimine, se straduiesc sa le reduca la unnivel acceptabil. Pe baza recomandarilor astfel facute, este corespunzator din punct de vedere energetic acel sistem de distribuire a aerului comprimat,

în care : - pierderea cantitativa pe retea este de maxim 5%;- scaderea de presiune pe toata reteaua este de maximum 1,0

bar;- în calitatea aerului nu exista modificari.

4.1 Rezervoare de aer comprimat Masinile si uneltele actionate cu aer

comprimat necesita pentru functionareireprosabila un debit de aer continuu, care serealizeaza prin utilizarea unui rezervor de aer comprimat corect dimensionat. Rezervoarelepot fi grunduite, lacuite sau zincate interior siexterior, în executie verticala sau orizontala.(vezi fig. 18).Ele îndeplinesc urmatoarelesarcini:

- Stocare de aer comprimatCompresorul creeaza în rezervor un

volum de stocare, care compenseaza în retea

variatiile consumului de aer comprimat si, prinaceasta , f recventa de comutare acompresorului.

- Amortizarea pulsatieiCompresoarele refulante produc un flux

pulsativ de aer comprimat, care seamortizeazã prin volumul rezervorului.

- Separarea condensuluiPrin racirea aerului comprimat, pe peretele rezervorului se

formeaza condens, care se aduna în partea inferioara a rezervorului, de undese poate evacua fara probleme.Frecvenþa de cuplare a compresorului depinde de mãrimea

r espectiva a electromotorului (vezi tabelul din figura 19).

Figura 18. Rezervor vertical de aer

comprimat



36www.almig.ro


4.1.1 Calculul dimensiunii rezervoruluiO valoare ajutatoare pentru determinareamarimii compresorului furnizeaza formula de

mai jos. La instalatii multiple ea se refera lacompresorul de sarcinãde vârf:

unde:

V = volumul rezervorului de aer comprimat în3m

3Vol = debitul volumetric in m /ora (DIN 1945)ef

p = 1 bar R

z = 8 hs

Äp= 2 bar

Un rezervor standard de aer comprimat exact la aceastadimensiune nu exista. De aceea se alege unul de dimensiunea cea mai

apropiata posibil, mai mic sau mai mare. Pentru exemplul de mai sus ar veni în discutie un rezervor de 3000 l sau de 4000 l.

4.1.2.1. Prevederile legale pentru rezervoare de aer comprimatsunt:

Decretul 6 la legea sigurantei aparatelor din 25.06.1992;Decretul pentru recipientele de presiune di 25.06.1992.

Recipientele sub presiune, începând de la un produs al presiunii – capacitatiide la 200, la punere în functiune trebuie supuse verificarii de prima data;recipientele de presiune, începând de la un produs al presiunii – capacitatiide la 1000 în sus trebuie supuse suplimentar la verificari periodice de catrespecialisti (de ex. TÜV).

Puterenominala

kW

Frecventaorara permisade cuplare a

motorului

7,5 20

8 pânã la 6

4

3

11 pâna la 55

75 pâna la 160

200 pâna la 450

ps

R ef

Äxzx4

pxVolV=

Figura19. Frecvenþa de cuplare acompresoarelor în funcþie de

mãrimea motorului de acþionare

ps

R ef

Äxzx4

pxVolV=

bar 2xh8x4

bar 1x/m2401-

h

3

= 3=3,75 m

Pentru:3Vol = 240 m /ora = 4ef

3m /minp = 1 barR




4.2. Elementele retelei de aer comprimat Aerul comprimat produs de compresoare ajunge la distribuire între

consumatori pe conductele si elementele retelei de aer comprimat. Reteauade aer comprimat poate fi împartita în 5 parti (fig. 20):

1. Conducte si elemente componente ale staþiei decompresoare,2. Conducta magistrala,3. Conducta de distributie4. Conducta de racordare5. Elemente de retea si de racordare. Prin urmare, reteaua de

aer comprimat este un sistem de conducte si de elemente de retea.Proiectarea, construirea si functionarea lor este influentata de mai multifactori. Iata mai întâi problemele legate de conducte:

4.2.1. ConducteleLa alegerea conductelor nu exista reguli universal valabile. În

fiecare caz în parte, modul de utilizare dat determina care material este celmai rentabil. Fiecare material trebuie sa asigure: - etanseitatea,

- rezistenta si- lipsa coroziunii. În ultimii ani, pe lânga retelele construite din conducte de otel

traditionale, au aparut si altele, de exemplu retele construite din materialeplastice sau din metale neferoase. În cele ce urmeaza, vom rezuma aceleaspecte care, la alegerea materialelor, pot veni în ajutorul specialistilor.

Materialul conductei trebuie ales pe baza presiunii industriale, iar diametrul ei pe baza debitului de aer comprimat. Nomograma aflata în figura

1 conducta si elemente ale statiei decompresoare;2 conducta magistrala;3 conductã de distributie;4 conducta de racordare;5 elemente de retea si de racordare

rezervor de aer

rezervorde aer

postrãcitor

compresor

s e p a r a t or

d e pi c ã t ur i

uscãtor

prize

prize (rezervã)

Figura 20. Elementele reþelei de aer comprimat



38www.almig.ro


21 ofera ajutor la determinarea diametrului de teava aferent conditiilor delucru date. Fireste, nomograma este utilizata în cazul cunoasterii oricaror patru date caracteristice dintre cele cinci, pentru determinarea celei de-a

cincea. Rezistenta la presiune în cazul tevilor de otel si de otel inoxidabil estede 80 bari, iar în cazul conductelor confectionate din cupru poate fi de 140bari, independent de temperatura. În cazul retelelor construite din materialplastic, exista o corelatie strânsa între presiunea maxima de lucru sitemperatura aerului comprimat.

Treptele de presiune date de producatori – PI 6, PI 10 si PI 16(presiune înalta = PI) - se refera la temperatura aerului comprimat de 20° C. În acest caz, durata de viata a conductelor este de 50 de ani. Odata cucresterea temperaturii scade rapid presiunea maxima admisa si durata defunctionare.

De aceea este foarte important de reþinut cã nu este voie sã seinstaleze conducte din material plastic în staþia de compresoare (Fig.20.1),din cauza temperaturii mai ridicate ce apare acolo în general!

Figura 21. Nomograma pentru alegerea diametrului corespunzator alconductei

10

20

50

100

200

500

10002000

5000

10000

5000

1000

2000

500

200

100

500400

300250200

150

100

2

34

57

1520

1070

50

40

30

2520

0,03

0,04

0,050,07

0,1

0,15

0,2

0,3

0,4

0,5

0,7

1,0

1,5

Supra-

presiunebar

Lungimeconductã

m

Diametru interior conductãmm

Pierdere de presiunebar

Debitaspirat

3m /h




Din punctul de vedere al rezistentei la temperatura, cele mai relesunt conductele din PVC si din polietilena, iar cele mai bune sunt cele facutedin polipropilena si din poliamid. Din acestea din urma pot fi facute si retele de

înalta presiune (max.100 bari). Pe lânga materialele plastice conventionale,pe piata se pot gasi si materialele speciale ale unor firme, ca de ex. AGRETEC, care este în prezent materialul ce dispune de calitatile cele maiconvenabile pentru construirea retelelor de max.10 bari.

În figura 22. se poate vedea raportul temperatura - presiune pentruconducta realizata din acest material. Din punctul de vedere al alegeriiconductelor potrivite, este importanta netezimea interioara a peretilor conductelor, nu numai pentru ca ea influenteaza rezistenta la transport, ci sipentru ca aceasta are influenta si asupra eventualelor depuneri formate înconducte. Din acest punct de vedere, conductele din material plastic si decauciuc sunt cele mai preferate, deoarece netezimea peretilor interiori estecu o treapta mai buna decât cea a tevilor din otel.

Alegerea este influentata de usurinta la instalare si de masa totalaa sistemului. În acest sens sistemele din material plastic sunt în avantaj fatade materialele obisnuite.

Montarea lor este simpla, masa lor fiind mai mica cu 60 - 85% decâta conductelor de otel cu dimensiuni identice. În figura nr.23 se pot vedeacâteva sortimente de conducte

si elemente de asamblare din material plastic. Un punct de vedere

important în alegere îl constituie si nevoia de întretinere. Este ideal acolounde nu este nevoie, pe cât posibil, de întretinere, respectiv operatiunileperiodice de întretinere pot fi efectuate ti de persoane necalificate. Si dinacest punct de vedere, conductele din material plastic sunt considerateavantajoase fata de cele din otel.

Figura 22. Raportul presiune-temperatura la conductele din materialplastic

0

2

4

6

8

10

12

14

16

20 30 40 50 60 70 80°C

Bar



40www.almig.ro


4. 2. 2. Elementele de reteaDintre elementele de retea ce se afla în retea trecem în revista

acum acelea care se afla la racordurile consumatorilor (fig.20.5.).

Pentru realizarea unui racord corect figura nr. 25 prezinta câtevaexemple. Pornind dinspre consumator se vede, în primul rând, racordul rapid(9), care are ca scop sa împiedice scurgerea libera a aerului comprimatatunci când se schimba o unealta. ªi în racordurile proiectate ºi fabricate câtse poate de bine apare o scadere de presiune de min. 0,2 bari. Urmatorulelement este furtunul (8), care poate fi executat drept, respectiv în spirala. Încazul unui diametru al furtunului ales din catalog conform cerintelor consumatorilor , caderea de presiune aparuta într-un furtun drept de 5 m lungime este de 2,0 bari. O scadere de presiune identica are loc î n cazulfurtunului în spirala de 3 m lungime. Înaintea furtunului se gaseºte unitatea

de preparare a aerului compusã din 3 pãrþi (5,6), adicã dintr-un filtru de aer,un regulator de presiune ºi un ungãtor de linie. Rezistenþa maximã a unuifiltru bun ºi a unui ungãtor de linie este de 0,2 bari. Acum nu se ia înconsiderare regulatorul de presiune, pentru cã scopul cãderii de presiuneapãrutã pe acesta este tocmai acela de a asigura presiunea necesarãfuncþionãrii corespunzãtoare a consumatorilor. Înainte de unitatea depregãtire a aerului se gãseºte o supapã de închidere ( 3 ) care trebuie sã aibãrezistenþa 0. Acest lucru se asigurã doar de robinete cu bilã moderne ºi debunã calitate. Consumatorul primeºte aerul comprimat de la branºamentul

racordat sus (2) ºi de la conducta de distribuþie (1).La racordurile corecte deci, în orice împrejurare apare pier dere depresiune. Din punct de vedere energetic în caz de realizare optimã aceastaeste:

la cuplã rapidã: 0,2 bar pe furtun: 0,2 bar pe filtru: 0,2 bar pe ungãtor : 0,2 bar

-------------------total: 0,8 bari

Aceasta este o pierdere de presiune care trebuie avutã oricum învedere la determinarea presiunilor finale ale compresorului, chiar ºi atuncicând, eventual, aceste elemente lipsesc din sistemul existent. Oricum, maidevreme sau mai târziu, cerinþele consumatorilor fac necesarã crearearacordului corespunzãtor , iar un compresor prost ales în faza iniþialã nu vamai fi capabil sã asigure presiunea corespunzãtoare.

Lipsa elementelor de reþea poate crea la o primã vedere falsaimpresie cã utilizatorul economiseºte o cãdere de presiune de 0,8 bari, respectiv energia aferentã acestuia, dar pierderile sunt mai mari decât

c â º t i g u l p e n t r u c ã :- creste uzura instalatiilor de consum- scade siguranta productiei




- creste cantitatea de aer comprimat utilizat de consumatori- scade durata de viata a instalatiilor de consum- creste necesarul de piese de schimb si de întretinere.

4.3. Pierderile de presiune din reþeaTrecând prin r eþea, presiunea aerului comprimat scade ca urmare

a rezistenþei. Însã nu doar elementele din reþea au rezistenþã, ci ºiconductele. De aceea, pentru ca rezistenþa conductei sã nu ducã la mãrirea în continuare a rezistenþei relativ mare a elementelor din reþea, energeticieniiau stabilit niºte norme foarte severe. Într-o reþea optimã de aer comprimatvaloarea scãderii presiunii apãrute în conducte nu poate depãºi urmãtoarele(Figura 20. 2-3-4):

- Conducta magistralã: 0,01 bari- Conducta de distribuþie: 0,03 bari- Branºament: 0,03 bari

În cazul reþelelor dimensionate corespunzãtor , scãderile depresiune pot fi uºor respectate. Anexele nr.7.8. ºi 7.9., precum ºi nomogramadin figura nr.21, oferã ajutor în dimensionarea ºi calcularea scãderilor depresiune.

Doar în condiþiile acestor valori scãzute este sigur cã scãdereamaximã a presiunii în toatã reþeaua de aer comprimat nu depãºeºte 1,0 bari.

Prin utilizarea valorilor date în capitolul 4.1.2, scãderea presiunii întreguluisistem aratã astfel :Uscãtoare de aer ºi filtre: 0,10 bariConducte: 0,07 bariElemente de reþea: 0,80 bari

-------------Scãdere de presiune totalã: 0,97 bari

Raportat la 1000 m³ aer comprimat produs, scãderea de presiune

de 0,1 bari = 0,8 kWh energie. Tocmai de aceea este foarte importantãdescoperirea pierderilor ºi diminuarea scãderilor de presiune apãrute pereþele ºi elementele sale.

4.4. Pierderile cantitative pe reteaCea mai mare problemã energeticã a reþelelor de aer comprimat

din þarã este pierderea cantitativã pe reþea. Conform unor estimãri prudente, pierderile pe reþea în þarã ajung la 35-40%. Acesta înseamnã cã aproximativ0,5 x 106 kW din capacitatea motoarelor de circa 1,5x106kW instalate pentruantrenarea compresoarelor funcþioneazã mii de ore pe an ca sã compensezepierderile datorate fisurilor din reþea. Figura 26 furnizeazã date orientativedespre cât aer comprimat de 6 bari iese printr-o fisurã cu diametrul dat, ºi dece putere este nevoie pentru producerea acestuia.



42www.almig.ro


Figura 26. Pierderi cantitative caracteristice

Daca printr-o întretinere sistematica si printr-o reconstructie aretelei aceste pierderi s-ar putea reduce la valoarea optima de 5%, aceastareducere ar constitui o contributie importanta la programul general dereducere a consumului de energie electrica din tara.

Cantitatea de energie imensã consumatã pentru acoperireapierderilor duce la creºterea cheltuielilor anuale pentru energie ale întreprinderilor . Pentru a produce 1 m³ de aer comprimat, compresoarelemoderne în funcþie de presiunea finalã - utilizeazã 0,09 …0,1 kWh deenergie electricã.

De aceea trebuie elaborat un program care sã stabileascãmãrimea ºi locul pierderilor ºi în final sã propunã mãsuri pentru eliminarea lor.

4.4.1. Determinarea pierderilor cantitative datorate golirii

rezervorului Pentru a calcula dimensiunile pierderii cantitative apãrute în reþeadin schimbarea de presiune intervenitã în rezervorul de aer, trebuie sãcunoaºtem volumul exact al acestuia. Dacã se cunoaºte volumul

Diametrul real mm

1

40,1

4,42

111,4

445,6

1004 85,0

33,0

8,3

3,1

0,3

3

5

10

15

Pierdere de aer6 bar m³/ora

Pierdere de energieKW




rezervorului de aer , trebuie mãsurat timpul pânã când, sub efectulneetanºeitãþii din reþea, presiunea scade de la o valoare datã la o altãvaloare. Utilizând aceste date se pot determina valorile pierderii cantitative.

La alegerea celor 2 nivele de presiune este bine sã se aleagã acelevalori care sã aibã ca medie presiunea de funcþionare.

Exemplu:Transportul real al aerului comprimat din compresoarele de aer

comprimat într-o uzinã nu este cunoscut, de aceea dimensiunea pierderii din reþea se stabileºte pe baza schimbãrii de presiune din rezervorul de aer.Valoarea presiunii de funcþionare în zilele de lucru : 7 bari.

Presiunea p1 de la valoarea de pornire de 8 bari (p = 8 bari), având1

compresoarele oprite ºi pauzã totalã de prizã, în rezervorul de VR = 500 lscade în t = 5 min la p = 6 bari.2

Pierderea din întreprindere se poate calcula cu aproximaþie dinurmãtoarea corelaþie:

care, folosind datele din exemplu, are ca rezultat

Deci, pierderea este de 12 m³/ora.?

4.4.2. Determinarea pierderilor cantitative din timpul de funcþionare în sarcinã a compresoarelor

În toate acele locuri în care cantitatea de aer comprimattransportatã de cãtre compresoare este cunoscutã exact care însã nu întoate cazurile este identicã cu valoarea nominalã aflatã în tabelul de date -valoarea pierderii cantitative în reþea se poate determina ºi din timpul defuncþionare în sarcinã a compresoarelor.

Esenþa metodei este cã, în cazul pauzei totale de prizã, aerulcomprimat produs de compresor pentru menþinerea presiunii din reþea estenecesar pentru compensarea pierderilor din reþea (fig.27).

()t

p pV V R

P

21-=

.min/200

.min5

)68(500l

l V P =

-=



44www.almig.ro


t = t 1 + t 2 + t 3 + …... totalul perioadelor de funcþionare în sarcinãT = timpul total de masurare

Figura 27. Mãsurarea pierderii pe reþea pe baza timpului defuncþionare a compresorului

În timpul mãsurãtorilor se pun în funcþiune atâtea compresoarecâte sunt necesare pentru a obþine o putere suficientã ridicãrii presiunii dinreþea la puterea de pornire. În timpul mãsurãtorilor , valorile presiunii trebuiesã fie alese pe cât posibil astfel încât valoarea medie a acestora sã fiepresiunea de funcþionare.

Exemplu:

Într-o uzinã funcþioneazã un compresor cu un debit de 5,0 m³/min, în condiþiile opririi totale a consumatorilor. Valoarea presiunii de funcþionare în zi de lucru: 8,0 bari.




Pierderea în reþea se poate determina cu urmãtoarea relaþieaproximativã:

în care:V = 5,0 m³/min. debitul compresorului în funcþiune,K

t = 150 sec, totalul timpului de funcþionare în sarcinã,T = 700 sec, timpul total al mãsurãtorilor.

Astfel din datele de mãsurare pentru pierder ea în reþea obþinem valoarea:

Prin cunoaºterea pierderilor cantitative se pot determina încontinuare ºi alte date. Din înmulþirea orelor de funcþionare anualã a staþiei decompresoare (orã/an), a consumului specific de energie (kWh/m³) si apierderii în reþea (VP m³/orã), obþinem necesarul anual de energie pentruproducerea pierderii cantitative, adicã dimensiunea pierderii de energie(kWh/an). Cunoscând unitatea de cheltuialã pentru energie putem sã oexprimãm ºi în bani.

4.4.3. Determinarea neetanºeitãþilor

Dacã se ºtie deja care este pierderea în reþea ºi cât costã aceasta,trebuie determinate acele locuri în care aerul comprimat scapã din reþea.Prima metodã este aceea prin care, în pauza de funcþionare,

presiunea în reþea se ridicã la maximum ºi instalaþia se parcurge pe tottraseul conductelor aerului comprimat. Sâsâitul puternic este semnul sigur de neetanºeitate.

Daca dupa auz nu se poate determina exact locul de scurgere,atunci se poate apela la clasica apa cu sapun, respectiv la sprayurile cevamai moderne pentru detectarea neetanseitatilor. În primul rând trebuiecontrolate legaturile si racordurile filetate si flansate. Rareori apar scurgeri lalegaturile sudate, respectiv la conducte.

Odatã cu cãutarea locurilor de scurgere trebuie controlate cu

,T

t Vk V p=

.min/07,1

700

1500,5 3mV p =´=



46www.almig.ro


deosebitã atenþie ºi unitãþile de pregãtire ale aerului ºi locul lor de racordare.Legãturile cu multe ºuruburi, ungãtoarele de linie, structurile filtrelor ºireductoarelor constituie o scarã largã de posibilitãþi de scurgere. Din

experienþe rezultã cã 25 - 30% din pierderile cantitative din reþea au loc înaceste locuri.Modalitatea cea mai moderna de determinare a locurilor de

scurgere o reprezinta folosirea detectorului cu ultrasunete.Dacã neetanºeitãþile a fost localizate, poate începe lucrul pentru

remedierea lor. Pentru ca aceastã muncã sã dea roade, trebuie ca oameniisã înþeleagã cã aerul comprimat costã foarte mulþi bani ºi pierderea sa înseamnã multã risipã. Este oportunã crearea unui sistem stimulativ,respectiv de interesare, în aºa fel încât toþi angajaþii întreprinderii sãconsidere economisirea aerului comprimat ca o problemã personalã.

4.5. Crearea reþelelor optimeSa urmarim în continuare care sunt acele probleme care

influenteaza realizarea retelelor, deoarece o retea gresit construitacauzeaza:

consum de energie inutilrandament scãzut al uneltelor pneumatice ºiproductivitate scazuta.Tema este tratata în doua parti distincte, adica retele stabile de

interior si retelele mobile de exterior.

4.5.1 Reþele stabile, de interior Condiþia de bazã a creãrii reþelelor de aer comprimat este aceea

cã, în mãsura în care aceastã posibilitate existã ºi în care condiþiile defuncþionare, respectiv condiþiile de preluare o permit, trebuie create reþele închise, inelare. Cel mai convenabil este când la conducta magistralãinstalatã inelar sunt racordate conducte de distribuire tot în sistem inelar.

Instalarea în sistem inelar în condiþii de cantitãþi identice,

înseamnã o jumãtate de rezistenþã faþã de instalare în sistemradial.

O reþea instalatã într-un interior anume este influenþatã defoarte mulþi factori. Trebuie sã se acorde atenþie structurii clãdirii, numãruluide etaje, dimensiunii spaþiilor, numãrului prizelor de preluare ºi plasãrii lor etc. În baza celor amintite anterior putem formula ideea cã, pentru toateetajele, nivelele, respectiv în interiorul lor, pentru fiecare spaþiu trebuieinstalat un circuit separat care trebuie racordat la conducta magistralã.Conductele de aer comprimat se pot monta în douã moduri:

- îngropat- suspendate sau pozate pe pereþi.

Prima variantã a fost la modã în special în perioada de început a

industrializãrii. Din cauza lipsei mobilitãþii ºi a imposibilitãþii de modificare a




poziþiei conductelor, aceastã metodã este mai rar utilizatã. Însã, datoritã faptului cã þevile nu sunt montate la vedere, pe pereþi ea este deseoripreferatã ºi azi.

Figura 28. Reþea de interior cu conducte suspendate ºi / sau pozate

Dacã conductele de aer comprimat sunt pozate pe pereþi, conductade distribuire trebuie plasatã la o înãlþime corespunzãtoare, ca sã nuconstituie un obstacol pentru circulaþie ºi pentru transportul de marfã. Dacãhala este mare, în funcþie de punctele de preluare trebuie introduse pe circuit

niºte racorduri (figura 28.3). În astfel de cazuri schimbarea cerinþelor consumatorilor se poate urmãri uºor ºi rapid în reþea. Circuitul trebuieconstruit în aºa fel încât sã aibã o înclinaþie de 5% faþã de punctul dat, ºi laacest punct (figura 28.8) trebuie instalat un robinet de evacuare a apei.Direcþia înclinaþiei este independentã de direcþia curentului de aer comprimat. În figura 28 se vede o reþea de interior construitã din conducte dematerial plastic.

4.5.2. Reþele mobile, de exterior Pentru construirea reþelelor de aer comprimat de exterior sunt

valabile aceleaºi principii ºi recomandãri ca ºi la cele interioare, stabile.Desigur, trebuie luate în considerare cerinþele speciale ale mediului ºi aleobiectivului propus.



48www.almig.ro


ªi un compresor mobil trebuie sã asigure debitul, calitatea ºipresiunea necesare de aer comprimat cerute de consumatori, în condiþiileconsumului de energie cât se poate de scãzut.

În cazul reþelelor mobile, exterioare, pentru asigurarea parametrilor de mai sus este nevoie de alte instalaþii ºi elemente de reþea decât celeamintite în capitolele anterioare. De aceea printr-un exemplu concretprezentat în figura nr.29 vom examina pãrþile reþelei de exterior.

Primul element dupã compresorul ce asigurã cantitatea ºi calitateaaerului comprimat corespunzãtor este un dozator de alcool (2). Sarcinaacestuia este sã apere uneltele de îngheþ apãrut în urma condensului iarna.Dozatorul de alcool proiectat ºi fabricat de o firmã de specialitate asigurã ca în aerul comprimat sã ajungã atâta alcool cât este necesar ca sã previnã îngheþarea apei. Pentru 1 m³ de aer comprimat la 6 bari cantitatea de alcool

necesarã este de max. 8 picãturi. Poate fi utilizat numai alcool cu conþinut deapã mai mic de 0,5%.

Dozatorul de alcool se plaseazã imediat dupã compresor pentru cãaici aerul comprimat este suficient de cald ca picãturile de alcool sã seevapore. Pe mãsurã ce, trecând prin reþea, aerul comprimat cu conþinut dealcool se rãceºte ºi apa se separã din el, ea nu mai poate sã îngheþe pentrucã odatã cu apa se separã ºi alcoolul.

Este important ca dozatorul de alcool sã se instaleze numai dupãcompresoare care dispun de postrãcitor, pentru cã temperatura aerului

comprimat care intrã în el, nu poate fi mai mare de 40 °C.Din pãcate, în reþelele mobile din þarã nu se utilizeazã aproapedeloc dozator de alcool deºi este singurul mod prin care se poate preveni îngheþarea uneltelor. Acea soluþie conform cãreia alcoolul se toarnã înunealtã este periculoasã din cauza cantitãþii necontrolabile deoarece spalãlubrifiantul din unealtã ceea ce duce la o uzurã prematurã ºi la un consumcrescut de aer. Ceea ce ajunge în unealtã din cele max 8. picãturi ajunse înaerul comprimat prin dozatorul de alcool, nu prezintã un astfel de pericol.

Încalzirea uneltelor înghetate este la fel de daunatoare .Uneltele pneumatice

sensibile ºi precise au capacitatea de asuporta max. 50 °C. O încãlzire deasupra unui foc poate duce rapid ladeteriorãri.

Urmãtorul element este separatorul de picãturi (3), care are casarcinã separarea amestecului apã/alcool respectiv a apei condensate întimpul rãcirii. Dacã e posibil acesta trebuie plasat aproape de consumatori,ca sã ajungã cât mai puþinã apã la aceºtia.

Deoarece toate elementele ºi uneltele pneumatice trebuielubrifiate, dupã separatorul de picãturi, imediat înaintea uneltei, se gãseºteun ungãtor de linie (4). Astãzi multe firme fabricã deja pentru reþele exterioare

ungãtoare care pulverizeazã cantitatea de ulei proporþionalã cu cantitatea deaer comprimat ce trece prin el asigurând astfel lubrifiantul necesar funcþionãrii uneltelor.




Dacã construcþia ºi pierderile reþelei de aer comprimat corespund,respectiv se apropie de valorile luate la cunoºtinþã în acest capitol, se poateafirma cã s-a fãcut al doilea mare pas pentru a crea un sistem optim de aer

comprimat. Aerul comprimat produs într-un mod economic ajunge laconsumator printr-o reþea corespunzãtoare din punct de vedere energetic.

Figura 27. Construirea reþelei mobile de aer comprimat de exterior



50www.almig.ro


CAPITOLUL V. PRODUCEREA AERULUI COMPRIMAT

Problema de bazã a producerii aerului comprimat este alegerea

compresorului corespunzãtor. Dacã la alegerea compresorului s-a omisceva, dupã instalarea sa, acest lucru nu se mai poate corecta ori secorecteazã cu soluþii foarte costisitoare în general. În primul rând trebuie sãse defineascã, pe bazã de criterii logice, acele cerinþe ceea ce pretindem dela compresor. Se poate spune, în general, cã un compresor de aer trebuie sãasigure:

- debitul- calitatea ºi- presiuneade aer comprimat necesare consumatorilor, cu condiþia utilizãrii

unei cantitãþi minime de energie. Dacã avem rãspunsul la aceste treiprobleme, prin aplicarea principiilor prezentate în capitolele anterioare, sepoate trece la problemele care influenþeazã consumul de energie alcompresoarelor ºi se poate începe alegerea compresorului potrivit.

5.1. Presiunea de refulare a compresoruluiDin punctul de vedere al presiunii de refulare, un compresor este

corespunzãtor dacã elementele ºi uneltele pneumatice antrenate de aerulcomprimat produs de acesta pot lucra cu randament de 100%. Desigur, cele

douã presiuni, presiunea de refulare ºi presiunea necesarã consumatorilor,nu sunt identice. Trebuie avute în vedere scãderile de presiune apãrute întreracordul de ieºire al compresorului ºi racordul consumatorilor precum ºidiferenþele de presiune rezultate din funcþionarea compresorului.

Iatã un exemplu de calcul al presiunii de refulare a unui compresor. Într-o reþea dimensionatã corespunzãtor din punct de vedere energetic,valoarea maximã a scãderii de presiune nu depãºeºte 0,1 bari (cap. 4.2.). Laaceasta se adaugã 0,1 bar pentru uscãtorul aflat în toate reþelele moderneprecum ºi rezistenþa de 0,9 bari pentru elementele de tratare a aerului, pentru

furtunuri ºi cuple rapide (cap.4.1.2.). Se mai adaugã valoarea diferenþei depresiune reglatã la întrerupãtorul de presiune al automatizãrii compresorului, care este în general în jur de 0,5 bari. Din suma acestor valori se obþinepresiunea de refulare P2, pretinsã de la compresor :

P2 >7,5 bari =0,5 + 0,1 + 0,1 0,8 + 6,0 bari. (figura 30).Desigur, în cazul unor utilizãri diferite, în cadrul aceleaºi unitãþi pot

exista mai multe nivele diferite de presiune. Din punct de vedere energetic, nu este indicat ca în asemenea situaþii sã se producã prin decompresie dinaerul comprimat cu presiune ridicatã cel cu presiune scãzutã. Este oportunãconstruirea de sisteme independente pentru cele douã nivele de presiune.

Trebuie reflectat ºi asupra obþinerii aerului comprimat la presiuneridicatã din cel aflat la presiune joasã cu un compresor de ridicare (booster). Alegerea soluþiei corespunzãtoare pentru scopul dat poate avea loc pe baza




calculelor de economicitate.Calcularea corespunzatoare a presiunii de refulare a

compresoarelor are o importanta fundamentala din punct de vedere

energetic.Ridicarea presiunii de refulare cu 1,0 bar aduce cu sine cresterea

energiei necesare compresorului cu 6-10%.

Aceastã creºtere semnificativã este un semnal pentru toþiutilizatorii care încearcã sã compenseze cãderea mare de presiune dinreþeaua uzatã prin creºterea presiunii de refulare a compresorului. S-arãspândit practica de a încerca, cu ajutorul compresorului, echilibrarealipsurilor de proiectare ºi întreþinere a reþelei de aer comprimat, sau alipsurilor reþelei nedezvoltate proporþional cu pretenþiile consumatorilor. Aceastã soluþie este, ºi în acest caz, cea mai costisitoare. Pe factura deconsum, utilizatorul de energie plãteºte de mai multe ori preþul dereconstrucþie a reþelei. Creºterea presiunii are de altfel ºi o altã consecinþãcare produce surplus de consum de energie, ºi anume supraconsum de aer comprimat la elementele pneumatice ºi sculele cu aer ce funcþioneazã înzonele de înaltã presiune (cap.3.1.).

Supraconsumul de aer comprimat are însã, pe lângã efectul de ainfluenþa consumul de energie, ºi un efect de scãdere a presiunii.

În cadrul unui sistem, compresorul poate sã menþinã presiunea la ovaloare constantã doar atunci când debitul de aer comprimat produs de cãtreacesta este mai mare sau egal cu valoarea de aer comprimat consumat decãtre utilizatorii cuplaþi la reþea, la care se adaugã valoarea pierderilor dinreþea.. Dacã consumul depãºeºte debitul produs, acest fapt se aratã înscãderea presiunii din sistem. Presiunea scade pânã când echilibrul dintredebitul produs ºi cel consumatã nu se restabileºte la o nouã valoare apresiunii.

De aceea nu tratãm separat debitul de aer comprimat transportat

de cãtre compresoare, ci presupunem cã el depãºeºte în toate cazurilenecesarul, mãrit cu pier deri, al consumatorilor cuplaþi la reþea. (cap.3.6.) Aceasta este de altfel condiþia care asigurã ca uneltele sã primeascã întotdeauna presiunea necesarã funcþionãrii optime.



52www.almig.ro


Figura 28. Calcularea presiunii de refularecorespunzãtoare la un compresor

6 1




5.2. Calitatea aerului comprimat produs de compresoare

Dacã vrem sã alegem un compresor care sã producã aer

comprimat ce corespunde cerinþelor calitative prezentate în capitolul 3.2.4.,trebuie ales tipul de compresor care sã corespundã cel mai bine acestora. Întimpul alegerii se pune deseori întrebarea: sã fie ales un compresor cu saufãrã lubrifiere cu ulei pentru satisfacerea aceloraºi necesitãþi cantitative. Înceea ce urmeazã se gãsesc câteva aspecte care ne pot ajuta în gãsirearãspunsului.

Avantajul de netãgãduit al compresoarelor fãrã ulei este cã aerulcomprimat produs de cãtre acestea nu se impurificã cu ulei în camera decompresie. Pe lângã aceasta, nu este de neglijat nici avantajul cã reþeaua nuse impurificã cu ulei ºi prin aceasta dispare pericolul unei eventualeincendieri a reþelei.

Din punctul de vedere al calitãþii, sunt mai avantajoasecompresoarele fãrã ulei. Ele garanteazã întotdeauna o calitate stabilã,uniformã a aerului comprimat, pe care compresoarele cu lubrifiere cu ulei nuo pot garanta nici cu cele mai moderne sisteme de filtrare.

Avantajul compresoarelor cu lubrifiere cu ulei este faptul cã, pentruaceeaºi putere, preþul lor este cu mult mai scãzut decât al celor fãrã ulei. Dinpunct de vedere al consumului de energie, este decisiv faptul cã consumulspecific de energie al compresoarelor cu lubrifiere cu ulei este de obicei mai

scãzut decât al celor fãrã ulei (fig.31).Un alt avantaj al compresoarelor cu lubrifiere cu ulei este ºi faptulcã costurile legate de funcþionarea ºi întreþinerea lor sunt mai scãzute decât în cazul compresoarelor fãrã ulei.

Dar, dacã luãm în considerare preþul filtrelor necesare asigurãriicalitãþii aerului comprimat în cazul compresoarelor lubrifiate cu ulei, acestaechilibreazã în mod semnificativ balanþa comparativã dintre cele douã tipuride compresoare. Iar necesarul de întreþinere a filtrelor compenseazã parteamai micã rãmasã din diferenþa de preþ.

Nu se poate da un rãspuns clar , dacã pentru asigurarea uneicerinþe anume este nevoie de un compresor cu lubrifiere cu ulei sau unul fãrãulei. Tocmai de aceea ca ºi în toate cazurile în care este vorba de rãspunsulla o întrebare legatã de rentabilitatea sistemului de aer comprimat rãspunsulla întrebare trebuie dat prin analiza cerinþelor concrete ºi cu ajutorulcalculelor de rentabilitate.

5.3 Factori care influenþeazã consumul de energie alcompresoarelor

Dacã datele cantitative, de presiune ºi calitate dorite pentru compresor ne stau la dispoziþie pe baza cerinþelor concepute raþional, atuncise poate trece la alegerea compresorului corespunzãtor, pe cât posibil înaºa fel încât sã se poatã asigura cerinþele cu cantitãþi minime de energie.



54www.almig.ro


Pentru aceasta însã, trebuie sã fie cunoscute acele probleme careinfluenþeazã consumul de energie necesar producerii aerului comprimat.

Prima problemã o constituie alegerea principiului de funcþionare a

compresorului. Domeniile de utilizare ale compresoarelor cu piston, cu ºurubºi ale turbocompresoarelor se intersecteazã în multe cazuri, ceea ce face ca,deseori, utilizatorul sã se gãseascã pus în faþa unei dileme. Cu toate cãvaloarea consumului specific de energie poate diferi în funcþie de producãtor ºi de tipul de compresor, tabelul din figura 31 oferã o imagine apropiatã derealitate a valorilor consumului specific de energie pentru diferitele tipuri ºiprincipii de funcþionare ale compresoarelor.

Figura 31. Consumul specific de energie caracteristic câtorvacompresoare

Al doilea aspect care influenþeazã consumul de energie alcompresorului, este construcþia. La un compresor cu o construcþie bunãvaloarea pierderilor de energie poate fi de doar 12%, pe când în cazul unuiacu o construcþie mai puþin bunã, aceastã valoare poate fi cu mult mai mare.Determinarea acestei valori este posibilã prin analiza datelor puse ladispoziþie ºi a testelor fãcute pe compresoare. Pentru aceasta, este însãnecesar ca toate datele avute la dispoziþie sã fie clare, furnizate pe bazeidentice ºi sã includã toate pierderile apãrute pe compresor. În privinþaconsumului specific de energie, aceasta înseamnã cã trebuie luate în

considerare atâtdebitul

de aer comprimat produs cât ºi datele corectate cupierderi la consumul de energie. Aceasta este prevãzutã de cãtre standardulISO 1217, deci este indicat sã se cearã de la producãtor datele calculateconform acestui standard. Unele standarde naþionale dau de altfel posibilitatea de a trece cu vederea anumite tipuri de pierderi ceea ce poate însemna în ultimã instanþã o eroare chiar de pânã la 25%.

Problema legatã direct de construcþie este cea referitoare lanumãrul de trepte prin care aerul ajunge la presiunea de refulare. Aºa cum sevede ºi în figura 32 consumul specific de energie al compresorului creºtedirect proporþional cu presiunea de refulare. Faþã de starea izotermã idealã

(figura 32.C.), energia necesarã pentru comprimarea în douã trepte (figura32.B.) este mai micã decât cea cu o treaptã (figura 32.A.). În cazul uneipresiuni de refulare de 7 bar, economisirea de energie la compresia în douã

Consum specific de energieTipul decompresor Joule/litru kWh/m³

Ungere

Cu piston mare 217-300 0,080-0,081 ungere cu uleiCu piston mic 337-363 0,089-0,098 fãrã ulei Cu ºurub mijlociu 371 0,100 injecþie cu ulei Cu ºurub mare 363 0,098 fãrã ulei Turbo mic 363-427 0,098-0,115 fãrã ulei




trepte este de 14% faþã de cea cu o treaptã.Tot de problema construcþiei þine ºi reglarea turaþiei, care are un

efect important asupra consumului specific de energie al compresorului. Din

punct de vedere energetic, reglarea turaþiei este cea mai avantajoasã (figura33.3). Aceastã reglare fiind deosebit de scumpã nu se poate extinde pe scarãlargã. La ora actualã se fabricã doar compresoare mobile cu reglare deturaþie propulsate de motor diesel în serie. Dar, la un compresor alescorespunzãtor nici nu este nevoie de regulator de turaþie pentru cã în mareparte acesta trebuie sã funcþioneze în sarcinã completã.

(raport de presiune P /P )2 1

Figura 32. Formarea consumului specific de energie

În astfel de cazuri este corespunzãtoare aºa numita reglare cumers în gol mers în sarcinã (figura 33.2.). Aceasta este o reglare în douãpuncte la care compresorul ori produce cantitatea totalã de aer comprimatori nu produce deloc aer comprimat

Mersul în gol la compresoarele de micã capacitate înseamnãoprirea motorului, deci puterea nnecesarã la mersul în gol este zero. În cazulcompresoarelor mai mari, cu ocazia mersului în gol, compresorulfuncþioneazã în continuare fãrã sarcinã, puterea necesarã pentru mersul în

gol fiind e aproximativ 16-18% din cea necesarã pentru mersul în sarcinã.O a treia posibilitate a reglãrii o constituie reglarea pr in strangulare(figura 33.3.). Din punct de vedere energetic aceasta este cea maidezavantajoasã, deoarece consumul de energie este cel mai mare dintre

În cazul compresiei

C izotermeB cu douã tr epteA cu o treapta



56www.almig.ro


toate. În afara de cele enumerate mai exista câteva modalitati de

comanda raspândite în tehnica compresorului ca reglarea giratiei, reglare by-

pass, reglare cantitativa încorporata, etc., dar utilizarea acestora în tehnicaaerului comprimat nu este prea frecventa.Printre factorii care influenþeazã alegerea compresorului pe primul

loc trebuie situate aspectele energetice.

Figura 33. Caracteristicile reglãrilor

În astfel de cazuri este corespunzãtoare aºa numita reglare cumers în gol mers în sarcinã (figura 33.2.). Aceasta este o reglare în douã

puncte la care compresorul ori produce cantitatea totalã de aer comprimatori nu produce deloc aer comprimatMersul în gol la compresoarele de micã capacitate înseamnã

oprirea motorului, deci puterea nnecesarã la mersul în gol este zero. În cazulcompresoarelor mai mari, cu ocazia mersului în gol, compresorulfuncþioneazã în continuare fãrã sarcinã, puterea necesarã pentru mersul îngol fiind e aproximativ 16-18% din cea necesarã pentru mersul în sarcinã.

O a treia posibilitate a reglãrii o constituie reglarea pr in strangulare(figura 33.3.). Din punct de vedere energetic aceasta este cea maidezavantajoasã, deoarece consumul de energie este cel mai mare dintretoate.

În afara de cele enumerate mai exista câteva modalitati decomanda raspândite în tehnica compresorului ca reglarea giratiei, reglare by-

1 - prin strangulare2 - mers în gol - mers î n

sarcinã3 - în cazul reglarii turatiei4 - reglare ideala

P -puterea preluata la1

cuplaj




pass, reglare cantitativa încorporata, etc., dar utilizarea acestora în tehnicaaerului comprimat nu este prea frecventa.

Printre factorii care influenþeazã alegerea compresorului pe primul

loc trebuie situate aspectele energetice, deoarece cheltuielile de energie pentru un compresor de aer reprezintã 75% din cheltuielile totale în primii 10ani.

Dacã aspectele energetice au fost clarificate, analizând ce tip decompresor trebuie ales, tot mai rãmân probleme nerezolvate ca de ex.: cucâte compresoare sã fie asiguratã cantitatea necesarã, ce rezerve trebuiecreate, sã se instaleze o staþie de compresoare centralizatã saudescentralizatã .

5.4. Alegerea numãrului de compresoareNu existã o soluþie general valabilã pentru aceastã problemã. În

ceea ce urmeazã este prezentat un exemplu de raþionament pentru stabilireanumãrului de compresoare.

Într-o uzinã care funcþioneazã în trei schimburi existã un necesar de aer comprimat de:

60 m³/min pentru schimbul I40 m³/min pentru schimbul II:25 m³/min pentru schimbul III

Pentru satisfacerea acestor cerinþe se au în vedere patru soluþii:

1. Un compresor cu un debit de 60 m³/min. schimbul I: compresor exploatat la capacitatea maximã fãrã rezervã

schimbul II: compresor prost utilizat, fãrã rezervãschimbul III: compresorul funcþioneazã la 40% din

capacitate , rentabilitate foarte scãzutã

2. Douã compresoare, amândouã cu debit de 60 m³/min.schimbul I: un compresor exploatat la capacitate maximã,

al doilea asigurând o rezervã de 100%.schimbul II: compresoare prost exploatate, rezervã nejustificat de mare.

schimbul III: un compresor funcþioneazã la 40% din capacitate, rentabilitate deosebit de scãzutã, rezervã nejustificat de mare.

3. Douã compresoare, amândouã cu debit de 30 m³/min.schimbul I: douã compresoare exploatate la capacitate,

maximã, fãrã rezervãschimbul II: un compresor exploatat la capacitate maximã,

al doilea compresor exploatat la 30% din capacitate, rezervã parþialãschimbul III: un compresor exploatat aproape la capacitate

maximã, , rezervã de 100 %



58www.almig.ro


4. Trei compresoare, fiecare cu debit de 30 m³/minschimbul I: douã compresore exploatate la capacitate

maximã, siguranþã totalã.schimbul II: un compresor exploatat la capacitate maximã,ºi un compresor exploatat la 30% din capacitate, siguranþã totalã

schimbul III: un compresor exploatat aproape la capacitateamaximã, siguranþã totalã.

Din cele de mai sus rezultã clar cã, din punctul de vedere alconsumului de energie ºi al siguranþei de funcþionare, varianta a patra estecea mai convenabilã.

5.5. Staþie de compresoare centralizatã sau descentralizatã?La realizarea reþelelor de interior , pe lângã instalarea conductelor ,

o problemã importantã o constituie ºi locul de instalare a compresorului. Demultã vreme, problema poziþionãrii compresorului reprezintã o temã dediscuþie foarte dezbãtutã. Punctele de vedere plaseazã compresorul fiecentral, în sala de maºini, fie descentralizat, lângã consumatorii de aer comprimat. Dacã s-a ales numãrul corespunzãtor de compresoare, loculinstalãrii lor se poate stabili doar pe baza calculelor de rentabilitate. Trebuiesã luãm în calcul toþi factorii legaþi de cheltuielile de energie, de agentul de

rãcire, de întreþinere ºi service, de instalare, de natura pierderilor etc.Existã argumente pro ºi contra ambelor modalitãþii de instalare,prezentate în cele ce urmeazã:

- funcþionare rentabilã cu

compresoare de mare capacitate- este nevoie de rezervã puþinã

- cerinþe mai mici de întreþinere ºiservice

- staþie de compresoaresistematicã

- posibilitãþi de reutilizare acãldurii reziduale

- conducte lungi de distribuire

- scãdere mai mare de presiune




Cu aceasta am trecut prin discutarea tuturor aspectelor careinfluenþeazã consumul de energie necesar producerii aerului comprimat.Dacã compresorul se alege þinând cont de toate acestea, putem fi siguri cãvom realiza un sistem rentabil de aer comprimat pentru cã

compresorul bine ales = deservire rentabilã cu aer comprimat.

- pot fi asigurate mai multe nivelede presiune- conducte scurte de aer comprimat- satisfacerea mai bunã aconsumatorilor locali- staþie de compresoaresistematicã

- posibilitãþi de reutilizare a cãldurii

- compresoare mici- randament mai scãzut- este nevoie de mai multecompresoare de rezervã- cheltuieli mai ridicate de întreþinere ºi service



60www.almig.ro


CAPITOLUL VI. REVALORIFICAREA CÃLDURIIREZIDUALE

Într-o reþea de aer comprimat realizatã în mod optim, preluareaenergiei de cãtre compresoare, conform cunoºtinþelor noastre de pânãacum, nu se poate reduce mai mult. Deci, fiind indispensabilã producþiei,trebuie sã þinem cont de aceasta. Însã, în timpul producerii aeruluicomprimat, se produce o cantitate mare de cãldurã, pe care utilizatorii autratat-o ca pe niºte reziduuri ºi pe care au eliberat-o în atmosferã prinpostrãcitoare respectiv turnuri de rãcire. Însã specialiºtii, având conºtiinþãenergeticã ridicatã, nu pot privi cu nepãsare o astfel de risipã de energie ºi,dacã se apucã de refolosirea cãldurii reziduale obþin chiar douã rezultate:

- îmbunãtãþirea randamentul energetic de altfel destul de scãzut alsistemului de aer comprimat,- un alt purtãtor de energie poate fi eliberat, respectiv cantitatea

utilizatã poate fi redusã.

6.1. Teoria revalorificarii caldurii rezidualeEnergia folositã pe parcursul comprimãrii duce la creºterea

energiei interne a aerului ºi, prin aceasta, a temperaturii acestuia. Valoareacreºterii energiei interne este egalã cu diferenþa dintre energiile introduse ºievacuate. Numai în cazuri ideale, în aºa numitele compresii izotermice, se

poate realiza ca aerul sã fie comprimat fãrã creºterea temperaturii, caz în care în timpul comprimãrii la temperaturã constantã, energia introdusã ºievacuatã sunt egale în orice moment. În cazul compresiei izotermice, creºterea presiunii s-a produs fãrã utilizarea energiei, pentru cã energiaintrodusã a ºi fost eliminatã. În practicã, compresia izotermicã nu se poaterealiza, dar din punctul de vedere al balanþei energetice, apare o situaþieidenticã atunci când aerul comprimat iese din compresor la aceeaºitemperaturã cu cea de aspiraþie. În acest caz, energia preluatã este identicãcu energia eliminatã, ceea ce poate fi realizat fãrã probleme prin utilizarea

corespunzãtoare de postrãcire de mare randament. Afirmaþia cã aerul comprimat poate fi produs fãrã utilizarea energieipoate pãrea la început contradictorie. Dar când, în timpul expansiunii, aerulcomprimat lucreazã, el se rãceºte iar energia necesarã o ia din mediul înconjurãtor. Prin aceasta primul principiu al termodinamicii nu este încãlcat.

Din ideea anterioarã se poate deduce cã, în cazul postrãciriicorespunzãtoare, energia necesarã comprimãrii este disponibilã în rãcitor caºi cãldura ce poate fi reutilizatã în întregime.

6.2. Balanþa termicã a compresorului

Cãldura ce apare în timpul comprimãrii nu apar e doar în rãcitorulintermediar ºi în postrãcitor. Prin corpul sãu, compresorul o emanã cãtremediul înconjurãtor ºi, din cauza temperaturii aerului comprimat mai ridicatãcu câteva grade în general, diferitã de temperatura de aspiraþie, rãmâne ºi în




aer. Distribuirea cantitãþii de cãldurã diferã în general de la construcþia unuicompresor la alta, dar se poate spune cu aproximaþie cã 84-90% din energiapreluatã de cuplaj apare în schimbãtoarele de cãldurã ºi aceasta este acea

cantitate de cãldurã care este disponibilã pentru refolosirea cãlduriireziduale.Trebuie avutã în vedere balanþa termicã în cazul diferitelor

compresoare, în primul rând în cazul unui compresor cu piston cu rãcire cuapã în douã trepte (ex. TKV). Prin întreaga cantitate de energie preluatã decãtre compresor se înþelege cantitatea preluatã de cãtre cuplaj.

Rãcitor intermediar 40%Postrãcitor 44%Rãcirea cilindrului 8%Cãldurã radiantã 2%Rãmâne în aerul comprimat 6%Total pe compresor: 100%

Dacã se analizeazã compresoarele cu ºurub, ele trebuie sã fieseparate în funcþie de cele douã variante de bazã, balanþa termicã acompresor ului fãrã ulei ºi cea a compresorului cu injecþie cu ulei.

Pe lângã faptul cã în cursul comprimãrii se analizeazã direct împãrþirea cãldurii apãrute în compresor, nu este permis sã se uite nici demotorul de acþionare. În funcþie de randamentul motoarelor se produc aici încã 7-15% cãldurã, care se adunã la cãldura rezidualã produsã încompresor ºi astfel în multe cazuri puterea motorului poate fi valorificatã100%. În general însã pot fi refolosite 86-94 de procente din cãldurarezidualã datã de randamentul de 85-93% al motorului.

Din cele de mai sus rezultã cã mãrimea cãldurii date prin radiaþie ºicãldura rãmasã în aerul comprimat determinã ce rãmâne pentru reutilizareacãldurii reziduale. Cantitatea de cãldurã rãmasã în aerul comprimat însã estedeterminatã de diferenþa dintre temperatura aerului la ieºirea din rãcitor ºicea a aerului aspirat. Se spune în general cã o diferenþã de 15 °C corespundecu o putere a motorului de 5%.

Rãcitor intermediar Postrãcitor Rãcitor de uleiRãcire în trepteCãldurã radiantã

45%38%7%5%2%

-15%75%5%2%



62www.almig.ro


6.3. Pregatirea pentru refolosirea caldurii reziduale În toate uzinele în care se produce apã caldã pentru scop

tehnologic de încãlzire ºi de utilizare curentã, iar pentru acestea se utilizeazã

purtãtoare de energie obiºnuite, trebuie sã ne ocupãm ºi de revalorificareacãldurii reziduale apãrute la staþia de compresoare de aer. Dupã posibilitãþitrebuie sã se facã tot posibilul pentru obþinerea unor economii cât mai mari.Pentru ca un sistem de refolosire a cãldurii reziduale sã fie bine gândit ºiproiectat trebuie analizate neapãrat încã din perioada pregãtirilor câtevaaspecte. Acestea sunt:

-în ce forma este disponibila caldura reziduala,- în ce cantitate ºi la ce temperaturã este disponibilã cãldura

rezidualã,- care este divizarea temporalã a producerii cãldurii reziduale,

- în ce scop poate fi utilizatã cãldurã rezidualã,- ce cantitate ºi ce fel de purtãtor de energie poate fi obþinut,- de ce investiþie este nevoie,- care este durata recuperãrii,- din ce sursã poate fi asiguratã cãldura în cazul opririi

compresorului. În timpul pregãtirii ºi proiectãrii trebuie respectat mereu principiul

de bazã al refolosirii cãldurii reziduale ºi anume acela cã sarcina principalã astaþiei de compresoare este producerea aerului comprimat, iar refolosirea

cãldurii reziduale nu trebuie sã o influenþeze pe aceasta. Ca urmare arefolosirii cãldurii reziduale, debitul, presiunea ºi calitatea aerului comprimatnu se poate schimba ºi, independent de refolosirea cãldurii, producþia aeruluicomprimat trebuie sã funcþioneze tot timpul în siguranþã.

Dacã în timpul proiectãrii se þine cont de aceste condiþii, cu unsistem de aer comprimat rentabil ºi de încredere se poate realiza o refolosirea cãldurii reziduale de mare rentabilitate.

Modalitãþile diferite de refolosire a cãldurii reziduale suntdeterminate de tipul agentului de rãcire. Se pot distinge douã feluri de soluþii

de bazã,ºi anume

refolosireacãldurii reziduale la compresoarele

curãcirecu apã ºi la cele cu rãcire cu aer. Odatã cu dezvoltarea tehnicii apar sisteme

din ce în ce mai noi ºi mai moderne. Acestea combinã rãcirea cu apã ºi cuaer, adicã din cãldura aflatã în agentul de rãcire numai o parte anume sefoloseºte pentru a obþine unele avantaje.

6.4. Refolosirea cãldurii r eziduale la compresoarele cu rãcirecu aer

La acele compresoare de aer la care cãldura rezidualã se gãseºte în aerul de rãcire, trebuie clarificate câteva întrebãri pentru ca sã se poatã

începe refolosirea acesteia. În primul rând, cunoscând temperatura aeruluide rãcire care iese din schimbãtoarele de cãldurã, trebuie cãutate în uzinãacele locuri în care se poate refolosi aerul cu o asemenea temperaturã.




Identificându-le pe acestea, trebuie vãzut cum se raporteazã unul la celãlalt,adicã trebuie sã se stabileascã timpul necesar revalorificãrii cãldurii ºi timpulde funcþionare în sarcinã a compresorului. Aici nu trebuie scãpat din vedere

faptul cã un randament de 100% la un compresor se obþine doar atunci cândfuncþioneazã complet în sarcinã. Din punctul de vedere al utilizãrii cãldurii, doar acest lucru conteazã ca ºi “valoare” a timpului de funcþionare. Dacãcerinþele ºi posibilitãþile sunt în acord, putem sã ne ocupãm cu transportulaerului de la compresor la consumator. Cel mai simplu ºi cel mai convenabildin punctul de vedere al costurilor este când se poate rezolva problema princonstruirea unei conducte de aer. Pentru asta e nevoie ca locul reutilizãrii sãse afle relativ aproape. În acest caz ºi ventilatorul propriu al schimbãtorului deaer este suficient ca sã ducã aerul în spaþiul dorit. Dacã aerul trebuie dus la odistanþã mai mare ºi din cauza conductei lungi de aer surplusul de rezistenþãajunsã la ventilatoare este mai mare de 10 mbari, este indicat sã se utilizezeventilatoare auxiliare.

Ar putea fi de ajutor în refolosirea reziduurilor de caldura alecompresorului cu racire cu aer prezentarea câtorva domenii posibile deutilizare si a câtorva exemple. Aerul încalzit poate fi refolosit pentru:

- încãlzirea simplã a sãlilor prin suflarea directã a aerului cald,- încalzirea combinata a salilor cu aerul cald încalzind agentul de

încalzire,- în cazane, ca aer cald de ardere ºi

- încãlzirea camerelor de uscare .

În figura 34. se poate vedea o soluþie foarte simplã. Cãldurarezidualã apãrutã în rãcitorul intermediar ºi în postrãcitorul compresorului cupiston se foloseºte la încãlzirea spaþiului de lângã staþia de compresoare.

Figura 34. Refolosirea reziduurilor de cãldurã la compresoarele cupiston, cu rãcire cu aer



64www.almig.ro


Figura 35. Reutilizarea pentru încãlzire a aerului de rãcire alcompresorului cu ºurub în sistem ALMIG

În figura 35 se prezintã o soluþie cu ceva mai complicatã. Aici seutilizeazã pentru încãlzirea unei hale cãldura aflatã în aerul de rãcire al unuicompresor modern in sistem ALMIG. Deoarece în hale mai mari aerul estedistribuit în conducte lungi, imediat dupã compresor s-a plasat un ventilator auxiliar, care poate sã trimite aerul în 3 direcþii:

- retur, în camera maºinilor , pentru încãlzire,- cãtre locurile de revalorificare a cãldurii, tot pentru încãlzire, ºi- toatã cantitatea - printr-un coº în atmosferã. Aceasta ultima solutie nu trebuie scapata din vedere. În caz de

refolosire în scop de încalzire, vara, respectiv în zilele calde, nu este nevoiede caldura.

Toate solutiile prezentate pâna acum duc, în final, la economisireaenergiei, carbune sau ulei, mai rar energie electrica, atât pentru utilizator câtsi pentru tara. Pentru a ne forma o idee despre ordinea valorica suntprezentate câteva date valorice ale energiei recuperabile din compresoarele

cu racire cu aer. (La calcularea datelor s-a utilizat functionarea sub sarcinatimp de 3000 ore/an si o putere calorica de 6800 kWh/litru combustibil lichid,luând astfel în considerare si pierderile la încalzire).

Aerul caldvara

Aer caldpentru

încãlzire Aer curat

pentrurãcirevara

Aer pentrurãcire iarna




Din aceste date rezulta ca refolosirea caldurii reziduale aplicata sila compresoarele cu putere mai mica poate duce la economisirea zecilor demii de litri de combustibil lichid pentru încalzire, deci trebuie si merita

preocupare deosebita.6.5. Refolosirea cãldurii reziduale la compresoarele cu rãcire

cu apã În acest caz conditiile refolosirii caldurii reziduale sunt mult mai

favorabile. Apa calda poate fi dusa usor si ieftin catre locurile de utilizare îndepartate, ceea ce face posibila o exploatare mai buna. Constituie oproblema serioasa faptul ca apa este la dispozitie la o temperatura mica îngeneral. În marea majoritate constituie o problema utilizarea apei calde de40-50 °C iar de utilizarea pompelor de caldura pentru cresterea temperaturiinici nu poate fi vorba din motive economice.

Producãtorii de compresoare au introdus deci în ultimii ani sistemenoi în utilizarea cãrora din compresor se poate obþine apã caldã de 95-100°C. Esenþa refolosirii reziduurilor de cãldurã, aºa numita “temperaturãridicatã”, este cã prin circuitul de rãcire modificat al compresorului se permitetrecerea unei cantitãþi mai mici de apã care astfel se încãlzeºte mai bine. Demodificarea circuitului de rãcire este nevoie tocmai pentru ca temperaturaridicatã sã nu influenþeze funcþionarea compresorului, respectiv calitateaaerului comprimat.

1 - prima treaptã 5 - rãcitor ulei2 - rãcitor intermediar 7 - rãcitor de purjare3 - a doua treaptã 8 - rãcitorul de regenerare a uscãtorului4 - postrãcitor MD-5 uscãtor aer

Figura 36. Cuplarea postrãcitorului ºi uscãtorului de aer pentrurefolosirea reziduurilor de cãldurã în compresor ul cu ºurub în douã

trepte, cu rãcire cu apã



66www.almig.ro


Figura 37. Conectare sistemului de revalorificare a cãlduriirezidualede temperaturã ridicatã

Figura 36. aratã cuplarea la apã a postrãcitorului ºi uscãtorului deaer la un compresor cu temperaturã ridicatã transformat pentru refolosireacãldurii reziduale. Apa de rãcire trece prin 7 schimbãtoare de cãldurã diferite, în timp ce se încãlzeºte de la temperatura de intrare de 25°C la 90°C.

Figura 38. Sistem de pregãtire a apei calde menajere ALMIG

Schimbãtoarele de cãldurã trebuie apãrate de efectele dãunãtoareale încãlzirii la o temperaturã înaltã. De aceea, circuitul apei de rãcire acompresorului se închide ºi în acest circuit se introduce apã de alimentarepretratatã, ca pentru cazane. Apa astfel încãlzitã transmite cãldura prinschimbãtoarele de cãldurã sistemului de refolosire a cãldurii. Prin inserareaunui al doilea schimbãtor de cãldurã racordat la turnul de rãcire, la bazinul de

rãcire etc. se asigurã rãcirea chiar ºi atunci când pe partea utilizatorilor nueste prizã. În figura 38 se vede schema de cuplare teoreticã a unui sistemconvenabil de refolosire completã a cãldurii reziduale de temperaturãridicatã.

compresor cu rãcire cu apã cu circuit de rãciretransformat

bloc de revalorificare acãldurii

Sistem deraciresecundar

Utilizatori

ex.: pentru turnulde rãcire

1. Compresor cu surub2. Schimbator de caldura desiguranta3. Pompa4. Rezervor de apa calda5. Consumator de apa calda6. Teava apa7. Încalzire suplimentara (electrica)




Aceastã soluþie de racordare poate fi utilizatã în aceeaºi mãsurã lacompresoarele cu ºurub fãrã ulei, cât ºi la compresoarele cu piston culubrifiere cu ulei, ca ºi la cele de tip TKV, destul de rãspândite. Dar la

compresoarele TKV trebuie sã se þinã cont de faptul cã în interesulfuncþionãrii în siguranþã a compresorului la refolosirea cãldurii trebuieexcluse toate sursele de cãldurã, cu excepþia postrãcitorului. Specialiºtiilucreazã deja la soluþii care sã facã posibilã refolosirea completã a cãlduriireziduale ale compresoarelor TKV. În figura 39. se poate vedea schiþa deracordare a unui sistem de refolosire a cãldurii reziduale, care utilizeazãacum numai postrãcitoarele, pentru patru compresoare TKV.

Posibilitãþile de refolosire a cãldurii reziduale din apã au o arie multmai largã decât cele ale aerului, pentru cã apa poate fi utilizatã pentru:

- încalzire,- apa calda menajera,- preîncalzirea apei de alimentare a cazanelor, respectiv direct,- apa calda industriala. În ceea ce urmeazã se prezintã numai printr-un singur exemplu

multipla varietate a refolosirii cãldurii reziduale. Sistemul din figura 40 segãseºte într-o uzinã de mase plastice în care tehnologia necesitã apã caldãla diferite temperaturi. Compresorul emanã prin radiaþie, din puterea de 198kW, 12 kW la staþia de compresoare, iar restul de 186 kW rãmâne în aerulcomprimat. Apa încãlzitã la 95°C, trecând prin trei schimbãtoare de cãldurã,

se rãceºte pânã la temperatura necesarã intrãrii în compresor, ºi dacã nici dincauza schimbãrii prizei de apã caldã apa nu se rãceºte atunci un al patruleaschimbãtor de cãldurã va asigura preluarea întregii cantitãþi de cãldurã.

Acest sistem realizeaza în perioadele în care e nevoie de încalzireo re-folosire de 100% a caldurii reziduale deoarece suma energiilor furnizatepentru încalzire si pentru producerea apei calde în statia de compresoarecorespunde cu cea pe care motorul compresorului o preia sub sarcinamaxima.

În ceea ce urmeazã se pot vedea câteva date despre cantitãþile de

energie produse cu compresoarele cu rãcire de aer. Valorile sunt date pentruo funcþionare în sarcinã de 600 h/an ºi o valoare de încãlzire de 6800kWh/litru ulei astfel încât cãldura refolosibilã este calculatã pentru 81% dinputerea motorului.



68www.almig.ro


Se remarcã foarte clar cantitatea uriaºã de energie ce se poaterecupera ºi reutiliza din compresoarele cu rãcire cu apã, de mare capacitate în general, ce funcþioneazã tot anul. Dacã aceasta se înmulþeºte cu numãrul

de ~ 8000 buc. compresoare cu debit mai mare de 10 m³/min. în economie sepoate vedea importanþa energeticã a refolosirii cãldurii.

Figura 39. Refolosirea cãldurii la compresoarele TKV

Figura 40. Sistem de refolosire a cãldurii reziduale în trei trepte într-ouzinã de mase plastice

Turnul de rãcire

BALANTA DE ENERGIE

Toatã energia preluatã 198 kW3Aer comprimat produs 584 l/s = 35 m /min.

Caldura reziduala refolosita 186 kWEnergie transmisa prin radiatii 12 kWTotal 1 9 8kW

Bazin de rãcire

Cantitatea de cãldurã refolositã

3Aer comprimat produs la 7 bari:35m /min




Desigur, proiectarea unui sistem de refolosire a cãldurii rezidualenu este simplã la compresoarele cu rãcire cu apã, spre deosebire de cele curãcire cu aer. Asigurarea funcþionãrii compresorului, neschimbarea calitãþii

aerului în ciuda temperaturii ridicate, asigurarea rãcirii fãrã refolosireacãldurii, asigurarea cãldurii la nefuncþionarea compresorului constituieprobleme a cãror rezolvare trebuie încredinþatã specialiºtilor . Din fericire, laora actualã se produc deja blocuri de recuperare a cãldurii necesar e instalãriisistemului de refolosire a cãldurii reziduale pe scarã largã, aºa cã astfel deinvestiþii pot fi realizate simplu ºi rapid.

6.6. Sisteme combinate de revalorificare a cãldurii rezidualeDin punctul de vedere uzinal, instalarea ºi utilizarea

compresoarelor cu rãcire cu aer este cea mai favorabilã. Însã din punctul devedere al folosirii cãldurii, crearea celor cu rãcire cu apã asigurã o exploataremai eficientã. Pentru rezolvarea acestei contradicþii existã azi sistemecombinate de revalorificare a cãldurii reziduale care unesc avantajelefuncþionãrii datorate utilizãrii rãcirii cu aer ºi a celor energetice rezultate dinrãcirea cu apã.

Una din var iantele combinate reprezentatã în figura 41, esteutilizabilã la compresoarele cu ºurub cu injecþie cu ulei. Esenþa soluþiei estefaptul cã acest compresor este instalat cu postrãcitor cu aer ºi rãcitor cu ulei ºinumai cãldura existentã în ulei este folositã pentru producerea apei calde. Pe

baza datelor de la capitolul 6.2. aceasta reprezintã 75% din energia preluatãde la cuplaj. Înainte de rãcirea cu aer, o parte din ulei trece printr-un rãcitor deulei cu apã producând astfel apã caldã de 75-80°C. Temperatura uleiului estecontrolatã de cãtre o supapã termostaticã. Cu cât scade priza pe parteautilizatorilor ºi creºte temperatura, cu atât creºte cantitatea de ulei ce ajunge în rãcitorul cu aer rãcindu-se acolo.

Dacã cãldura produsã în schimbãtorul de cãldurã cu aer seutilizeazã pentru încãlzirea staþiei de compresoare, de exemplu, se poaterealiza iarna o refolosire de 100% a cãldurii reziduale.

Rãcitoarele de ulei cu rãcire cu apã ºi schimbãtoarele de cãldurãapã-apã necesare pentru realizarea unui circuit de apã închis pot fii incluse într-un bloc de reutilizare a cãldurii reziduale pregãtit în acest scop. Acestatrebuie aºezat lângã compresor. În figura 42. se poate vedea un compresor elicoidal tip ALMIG LENTO în care un schimbãtor de cãldurã ulei apã,incorporat, se ocupã de prepararea apei calde de uz curent.

O altã variantã a sistemelor combinate de refolosire a cãlduriireziduale este aplicabil la compresoarele cu rãcire cu aer, în primul rând încazul compresoarelor cu ºurub fãrã ulei. Esenþa soluþiei este cã pecompresor înainte de rãcitor se instaleazã o ieºire pentru aerul comprimat iar aerul fierbinte este dirijat cãtre schimbãtoarele de cãldurã cu rãcire cu apã aleblocului de reutilizare a cãldurii. De aici aerul ajunge din nou în compresor ºicirculã mai departe pe drumul stabilit iniþial. În figura 43. se prezintã modul de



70www.almig.ro


Figura 41. Cuplajul teoretic al unui sistem de refolosire a cãlduriireziduale la compresoarele cu surub cu injectie cu ulei

Figura 42. Un compresor cu ºurub ALMIG LENTO pregãtit pentrurevalorificarea cãldurii reziduale (cu schimbãtor de ulei apã de uz

curent)

Circuit de ulei

Aer comprimat

Apa rece Apa calda




cuplare al sistemului. Temperatura aerului comprimat care circulã princompresor este controlatã de ventilatoarele dirijate de cãtre temperaturarãcitorului intermediar ºi postrãcitorului, adicã îl rãcesc la valoarea doritã,

chiar ºi atunci când nu existã sau existã doar parþial refolosirea cãldurii.Realizarea blocului de cãldurã este simplã deoarece nu este nevoie de unsistem de apã, de un circuit secundar de rãcire nici de schimbãtoarele dec ã l d u r ã l e g a t e d e a c e s t a .

6.7. Câteva idei despre economia de energieGrija faþã de energie este azi nu numai o obligaþie moralã ci ºi una

economicã. Iar recuperarea ºi revalorificarea cãldurii reprezintã cele maibune posibilitãþi pentru exploatarea raþionalã a resurselor de energie avute ladispoziþie ºi datoritã acestora sã nu fim obligaþi sã renunþãm la pretenþiilenoastre îndreptãþite.

Investiþia în revalorificarea cãldurii reziduale costã mulþi bani, ceeace poate constitui o problemã chiar ºi atunci când recuperarea investiþiei seface într -o perioadã aproximativã de 1-2 ani. Se vede foarte clar ce costã maimult, risipa mare de energie sau investiþiile de raþionalizare a energiei.Tocmai de aceea reutilizarea cãldurii reziduale se poate obþine numai cu omuncã bine gânditã ºi planificatã pe termen lung.

Garantia realizarii sale însa este formarea unei constiinteenergetice noi, care apreciaza investitia nu dupa cheltuielile de achizitie ci în

primul rând dupa indicatorii consumului de energie. Numai aceasta poateduce la realizarea scopului, respectiv la economisirea energiei nationale.



72www.almig.ro


CAPITOLUL VII. TRANSPORTUL PNEUMATIC

7.1. Parametrii transportului pneumatic

Transportul pneumatic este un mod simplu ºi foarte convenabil dea transporta materiale sub formã de pulberi sau granule. Sistemul presupuneo sursã de gaz comprimat, de obicei aer, un alimentator de material,conducta de transport ºi un buncãr de descãrcare a materialului din gazul detransport.

Sistemul este în întregime închis, dar dacã este necesar, sistemulpoate funcþiona astfel încât pãrþile în miºcare sã nu vinã în contact cumaterialul transportat. Materialul poate fi transportat în sisteme cu înaltã sau joasã presiune, sau în întregime cu vacuum. Pentru materiale puternichigroscopice se poate folosi aer uscat, iar pentru materiale explozive, pot fifolosite gaze inerte precum azotul. Î n particular, materialul poate fi livrat înrecipiente sub presiune.

În varianta de sistem de transport si cu echipamentul adecvat,materialele pot fi transportate de la alimentator sau din siloz într-o alta locatieaflata la o oarecare distanta. Punctele de alimentare, cât si cele dedescarcare pot fi alese cu o mare flexibilitate. La sistemele cu vacuummaterialele transportate pot fi separate prin introducerea în parteasuperioara a buncarelor deschise, astfel încât devin ideale din punct de

vedere al desprafuirii gazului de transport.Conductele de transport pot fi orizontale, dar la fel de bine pot fi

verticale, ascendente sau descendente ºi cu ramificaþii pe sensul descurgere. Transportul pneumatic pe verticalã nu pune cu mult mai multeprobleme decât cel pe orizontalã, fluxul de material transportat poate fimonitorizat foarte uºor ºi multe sisteme de transport sunt completautomatizate.

Sistemul de transport pneumatic este versatil, o largã gamã demateriale putând fi transportate ermetic ºi în deplinã siguranþã. Sistemul

pneumatic ocupã o suprafaþã micã, iar conductele lui pot fi plasate pe pereþiihalelor, pe acoperiº sau îngropate. Ramificaþiile conductelor oferã flexibilitatesistemului dar pe de altã parte mãresc rezistenþa la curgere ºi degradeazãmaterialul transportat,dacã acesta este fragil sau erodeazã materialulconductei, dacã materialul transportat este abraziv.

O gamã foarte largã de material sub formã de pulberi sau granule ºiun mare numãr de aplicaþii industriale folosesc acest procedeu de transport ºistocare. Astfel, câteva dintre aceste aplicaþii sunt în agriculturã, minerit,chimie, farmacie, vopsele ºi metalurgie.

În agriculturã, transportul pneumatic este folosit la recoltareacerealelor, dar ºi la fabricare nutreþurilor pentru animale. Fertilizarea cu omare varietate de materiale, are ca mijloc de transport al acestora transportulpneumatic. Un lung ºir de produse alimentare, de la fãinã la zahãr, ceai ºicafea, sunt transportate pneumatic în numeroase procese de fabricaþie,




printre care ºi laboratoarele de cofetãrie. În minerit sau în cariere, carbunele sau minereul sunt transportate

pneumatic. Carbunele pulverizat este introdus în arzatoarele centralelor

termice. În industria chimicã, materialele transportate sunt soda, polietilena,PVC ºi polipropilena într-o mare varietate de forme, de la pulbere la paleþi.

Nisipul folosit în turnãtorii ºi fabrici de sticlã, cimentul, alumina, dar ºi alte materiale sunt transportate pneumatic cu tonele într-un mare numãr deaplicaþii industr iale.

Modul de transport depinde în primul rând de natura materialuluitransportat. Funcþie de aceasta, materialul poate fi transportat continuu princonductele de transport sau în ºarje de mãrimi diferite. La cantitãþi mici dematerial transportat acesta este împins de cãtre un tampon de aer, iar lacantitãþi mari materialul este transportat : fie în fazã diluatã,în suspensie înaerul cu mare vitezã din conducte,fie în faza densã cu vitezã micã, sub formãde tampoane de materie împinse de tampoane de aer.

Aproape orice material poate fi transportat în fazã diluatã, încurgere, în suspensie prin conducte, indiferent de mãrimea particulelor,formã ºi densitate.

Particule de material sunt aspirate sau suflate de catre curentii deaer prin conducta cu o viteza relativ mare, viteza asigurata cu consum marede energie. Contactul dintre particule si pereti are ca efect spargerea

particulelor si erodarea conductei. În fazã densã se disting douã tipuri de curgere. Un mod este de patfluidizat când materialul curge în strat continuu sau pulsator în lungulconductei. Un alt mod este sub formã de tampoane de material care umplusecþiunea conductei separate ºi împinse de goluri de aer. Faza densã maieste numitã ºi curgere nesuspendatã.

Curgerea materialului în pat fluidizat presupune bune caracteristicide reþinere a aerului de cãtre material,cum ar fi pulberile fine cu mãrimi aleparticulei de 40-70 µm.

Transportul în tampoane de material este posibil la materiale cu obunã permeabilitate a aerului, astfel ca acesta sã treacã uºor printreparticule, fiind recomandat la transportul materialelor paletizate ºi aseminþelor cu mãrimea uniformã a particulelor.

Viteza aerului de transportPentru transportul în fazã diluatã, trebuie menþinutã o vitezã relativ

ridicatã: de la 12 m/s pentru pulberi fine, la 16 m/s pentru granule fine ºi peste16 m/s pentru particule mari,de mare densitate.

Pentru transportul în faza densa, viteza aerului poate fi sub 3 m/s sichiar mai mica în unele cazuri particulare.

Aceleasi valori pot fi considerate si pentru patul fluidizat în fazadensa.

Aerul fiind compresibil, astfel cã, pentru materialul transportat înlungul conductei, presiunea scade, iar fluxul volumic creºte.



74www.almig.ro


Starea aerului este datã în ecuaþia:

unde, P este presiunea absolutã a aerului (kN/m2), V este debitul de aer(m3/s), T temperatura (K) , 1 ºi 2 fiind puncte diferire în lungul conductei.

Daca temperatura poate fi considerata constanta în lungul

conductei:

p V = p V1 1 2 2

Astfel, daca presiunea în punctul de alimentare este 1 bar, la unsistem de transport în suprapresiune si cu descarcare în buncar la presiuneatmosferica, atunci debitul de aer la iesire va fi dublu si de aici rezulta vitezaaerului în sectiunea de iesire. Din acest motiv, viteza aerului la orice

diametru al conductei trebuie sa fie mai mare decât în punctul dealimentare cu materiale. În aceste valori ale vitezei aerului nu se þine cont de prezenþa

particulelor, nici chiar pentru faza densã. Cele mai multe date privind valorilevitezei aerului de transport s-au obþinut experimental pe stand sau pe bazãde experienþã.

Viteza particulei

În transportul în faza diluata, cu particule în suspensie în aer,

mecanismul de transport este cel al dragarii. Viteza particulei este sub cea aaerului si este foarte dificil de apreciat si mai ales de masurat. Înca odata,singura referinta este viteza aerului, aerul de transport: în conductaorizontala,viteza particulei se apreciazã ca fiind sub 80% din cea a aerului,iar în conducta verticalã, sub 70%, funcþie ºi de mãrimea forma ºi densitateaparticulei.

Aceste valori sunt valabile pentru puncte din reþea care nu sunt înapropierea punctului de alimentare, a ramificaþiilor sau a altor obstacole. Dela punctul de alimentare viteza materialului creºte, de la 0 la o valoare deaccelerare. Acest proces necesitã o distanþã de accelerare dependentã demãrimea, forma ºi densitatea particulei.

Viteza de accelerare a particulei este dependentã de diferenþa de

2

22

1

11

T

V p

T

V p

= (1.1)

(1.2)




presiune de accelerare care trebuie acoperitã nu numai în punctul dealimentare, ci ºi în ramificaþiile conductei. Viteza particulei la ieºire dinramificaþie poate fi sub cea de la intrare ºi de aceea particula trebuie

reacceleratã pânã la viteza de transport. Cãderea de presiune datoratãreaccelerãrii este de obicei inclusã în cãderea totalã de presiune aramificaþiei.

Coeficientul de încãrcare sau densitatea fazei este de obicei unparametru ajutãtor în aprecierea curgerii. El reprezintã raportul dintre debitulmasic de particule transportate si debitul de aer de transport.

unde Ö este coef icientul de încãrcare (adimensional), m estep

debitul masic de material (tone/h) ºi m debitul de aer (kg/s).a

Acest coeficient ramâne constant de-a lungul conductei spredeosebire de viteza aerului si debitul volumic care se schimba continuu.

La transportul în faza diluatã, acest coeficient este aproximativ 15, putând fi un pic mai mare dacã distanþa este scurtã, dacã cãderea depresiune pe conductã este mare sau dacã viteza aerului este micã. Dacãcãderea de presiune a aerului este micã, sau dacã conducta este foartelungã, atunci valoarea coeficientului de încãrcare poate fi mult mai micã.

Pentru transportul în pat fluidizat, coeficientul de încãrcare trebuiesã fie minimum 20 la începutul transportului pentru a se realiza viteza detransport necesarã.

Coeficientul de încãrcare are de obicei valori peste 100, iar pentruciment ºi cenuºã chiar ºi mai mari, în funcþie de tipul curgerii: curgereorizontalã sau verticalã.

La transportul cu pat fluidizat, cu vitezã foarte scãzutã este

necesarã o majorare a coeficientului de încãrcare deoarece debitul de aer este direct proporþional cu viteza aerului, iar aceasta apare la numitor ulecuaþiei (1.3).

Valorile maxime ale coeficientului de încãrcare pentru transportul în fazã densã sunt în jur de 30. Dacã materialul transportat are coeficientul de încãrcare 10, el poate fi transportat fie în fazã diluatã, fie în faza densã. Vitezade intrare a aerului în conducta de transport este cea care determinã modulde curgere.

Sistemul de transport pneumatic poate fi împãrþit în 2 tipuri:

convenþional ºi modern. În sistemul convenþional, materialul este încãrcat prin punctul dealimentare în conductã ºi prin suflare sau aspirare de cãtre aer estetransportat spre buncãrul de descãrcare. Doar materialele cu bune

a

p

m

m.

.

6.3

=F (1.3)



d c L

p

2

r=D (1.4)

76www.almig.ro


proprietãþi de reþinere sau permeabilitate a aerului pot fi transportate cuvitezã micã sau în fazã densã cu sisteme de transport convenþionale.Folosirea presiunii înalte nu este sinonimã cu transportul în fazã densã.

Proprietãþile materialului sunt cele care dicteazã tipul de transportpneumatic.Capacitatea de transport Aproape orice material poate fi transportat pneumatic, doar

distanta este cea care limiteaza practic transportul.Deºi la transportul hidraulic se pot transporta debite de material de

peste 100 tone/h, la peste 100 km, într-o singurã treaptã, la transportulpneumatic majoritatea aplicaþiilor sunt sub 1,5 km.

Densitatea apei fiind de aproximativ 800 de ori mai mare decât ceaa aerului liber, diferenþa de densitate dintre densitatea materialul transportat

ºi densitatea apei, respectiv densitatea aerului este considerabil mai mare.Prin urmare, viteza la transportul pneumatic poate fi de 10 ori mai mare decâtla transportul hidraulic de materiale în suspensie.

Transportul cu înalta presiuneCea mai mare problemã la acest tip de transport derivã din ecuaþia

(1.2). Apa fiind incompresibilã, viteza ei se modificã destul de puþin de-alungul conductei. Apa cu presiunea de 150 bar este frecvent utilizatã. Aerulfiind compresibil, foarte puþine sisteme pneumatice funcþioneazã cu

presiunea în jurul a 5 bar la prizã ºi cu descãrcarea materialului la presiuneatmosfericã (1 bar). În termeni pneumatici, presiunea înalta înseamna tot ce este peste

1 bar la priza, ceea ce echivaleaza cu dublarea vitezei aerului de transport.Pentru a limita cresterea vitezei de transport în zonele cu presiune ridicata semajoreaza diametrul conductei.

Pe lânga problemele legate de eroziunea conductei si degradareaparticulelor, viteza are un efect negativ asupra caderii de presiune conformrelatiei aproximative:

unde Äp este cãderea de presiune, L, lungimea conductei drepte,densitatea aerului, c este viteza aerului, d, diametrul conductei.

Dupã cum se observã, cãderea de presiune se modificã cu pãtratulvitezei, de aceea se recomandã o valoare cât mai joasã a vitezei. Din acest

motiv se justificã ºi pragurile de diametre diferite în conductã.Transportul pneumatic cu înaltã presiune este avantajos la

încãrcarea materialelor cum ar fi cãrbunele ºi piatra de var în recipiente sub

ee




presiune, valorile presiunii fiind de aproximativ 20 bar.Transportul pneumatic la distanþã este folosit, de exemplu, în

centralele termoelectrice pentru transportul cenuºii. Cenuºa dintr-o centralã,

de 6 grupuri de 210 MW fiecare, din regiunea Ropar India, este transportatãpneumatic de la filtrele electrostatice la o distanþã de 2 km în 5 silozuri destocare din care apoi este folositã la fabricarea cimentului. Transportul serealizeazã în 2 trepte: prima treaptã de la filtre la 2 silozuri intermediare pe odistanþã de 400 metri, diametrul conductei fiind de 200 mm, iar fluxul decenuºã transportat de 30 tone/h. În a 2-a treaptã cenuºa este transportatã la1550 metri, cu un debit de 40 tone/h pe o linie. Cenuºa este transportatã cuaerul comprimat de cãtre un grup de 4 compresoare (2 active, 2 de rezervã)din fiecare siloz intermediar într-o pereche de câte 3 silozuri. Fiecare

3compresor debiteazã 72 m /min aer la 4,2 bar suprapresiune. Pentrulimitarea vitezei, pragul prevãzut pe conducta de transport în silozurile finaleeste de la 200 mm la 250-300 mm diametrul.

Transportul pneumatic la înãlþime s-a impus ca o soluþie detransport în minerit datoritã cheltuielilor scãzute, exploatarii, timpului ºicapitalului investit foarte mici comparativ cu alte soluþii. Ca aplicaþie practicã,printr-o conductã de 200 mm ºi 420 m pe verticalã se pot transporta 18,6tone/h dolomitã de 50 mm cu o cãdere de presiune de 1,37 bar sau 42 tone/hcãrbune uscat cu o cãdere de presiune de 1,72 bar, respectiv numai 23tone/h, cãrbune de 25 mm diametrul dar cu mult bitum, la aceeaºi cãdere de

presiune. Într-o altã aplicaþie din minerit, printr-o conductã de 300 mmdiametru, cu 326 m pe verticalã ºi pe orizontalã 100 metri de la punctul dealimentare, respectiv 54 m pânã la buncãrul de descãrcare se transportã 66tone/h cãrbune cu granule de 25 mm cu aer cu suprapresiunea 0,75 bar.Debitul de 3.7 m3/s aer insuflat la un bar suprapresiune are un consum de522 kW la motorul de antrenare al compresorului. coeficientului de încãrcareeste aproximativ 10, ceea ce corespunde transportului în fazã diluatã. Pentrutransportul în fazã densã, la aceastã distanþã este nevoie de o presiune multmai mare.



78www.almig.ro


Influenta materialuluiTrebuie menþionat cã materiale diferite au capacitãþi diferite de

transport pneumatic, cu valori diferite ale vitezei aerului ºi deci a debitului de

aer, chiar dacã conducta ºi condiþiile de transport sunt aceleaºi. Chiar ºipentru acelaºi tip de material, capacitatea de transport este funcþie de stareaacestuia.

Un sistem proiectat pentru un anumit material poate fi totalnecorespunzator pentru alt material.

7.2. Sisteme de transport pneumaticO larga gama de aplicatii industriale folosesc diverse sisteme de

transport pneumatic. Majoritatea sistemelor sunt cu functionare continua încircuit deschis si în locatii fixe, dar la fel de bine pot fi sisteme în circuit închis

si cu transport în sarje, mobile.Functie de presiunea de lucru, sistemele pot fi cu suprapresiune,

cu presiune negativa sau combinatie a celor doua. În alegerea sistemului de transport se þine cont de condiþiile

impuse, dar mai ales de caracteristicile materialului transportat. Selecþiasistemului, dintre combinaþiile posibile, este prezentatã în figura 44.

Figura 44.Combinaþii posibile

Sunt prezentate combinaþiile posibile pentru un sistem pneumatic cu osingurã sursã de aer comprimat.

Sisteme deschiseSe utilizeazã în general acolo unde nu se impun condiþii de mediu

deosebite. Multe sisteme pneumatice pot transporta ermetic materialul,astfel încât, cu o separare gaz-solid ºi pierderi de materiale acceptabile,sistemele deschise pot fi folosite în siguranþã. Cu câteva mãsuri de siguranþã,chiar ºi materialele combustibile pot fi transportate deschis. Aerul este cel

mai folosit suport pentru transport. Azotul sau alte gaze presupun costurisuplimentare, motiv pentru care se folosesc într-un numãr mic de aplicaþii.

Cele mai comune dintre sistemele deschise sunt cele în




suprapresiune cu descãrcarea materialului la presiunea atmosfericã. Încãrcarea materialului în conducta sub presiune creeazã o serie deprobleme rezolvabile cu vane venturi sau rotative, cu recipiente cu ºurub sau

cu recipiente sub presiune. Un astfel de sistem este dat în figura 45 . Atât încãrcarea cât ºi descãrcarea materialului se pot face în unul sau mai multepuncte de pe aceeaºi linie, dar þinând cont de scãpãrile de aer prin acestepuncte în debitul total de aer insuflat în conductã.

Sistemele în depresiune (vacuum) se folosesc pentru a conducematerial din mai multe puncte de alimentare într-un singur punct dedescãrcare. Probleme apar la echilibrarea diferenþei de presiune pe punctelede alimentare. Schema unui sistem în vacuum este prezentatã în figura 46.

Dupã cum se observã, la aceste sisteme buncãrul ºi unitatea defiltrare sunt în vacuum, spre deosebire de cele în suprapresiune.

Sistemele cu vacuum se folosesc ºi la transportul materialelor dinsuprafeþe deschise, figura 47.

Figura 45. Sistem cu suprapresiune



80www.almig.ro


Figura 46. Sistem cu vacuum

Marele avantaj al acestor sisteme este ca scaparile de gaz si de

praf în atmosfera sunt eliminate.Ca ºi la transportul hidraulic ºi la cel pneumatic se obiºnuieºte

utilizarea a douã trepte pentru distanþe mai lungi. Cel mai frecvent sefoloseºte o combinaþie între sistemul cu vacuum ºi cel cu suprapresiune, reprezentatã în figura 47.

Figura 47. Sistem combinat




Prin fracþionare presiunii în douã trepte se reduc pierderile dematerial ºi de aer, deoarece valorile presiunii în cele douã trepte sunt maiapropiate de presiunea atmosfericã comparativ cu transportul într-o singurã

treaptã. Sistemul combinat are avantajul celor douã putând transporta de lamai multe surse spre multiple locaþii de descãrcare. Dezavantajul este cã dincauza filtrãrii pe fiecare treaptã cãderea de presiune pe compresor sãcreascã, astfel încât acesta sã nu mai facã faþã noului raport de presiune.

Sisteme de transport în ºarjeSistemele prezentate anterior permit transportul continuu de

material 24 de ore pe zi dacã este necesar. În multe procese, totuºi este maiconvenabil sã se transporte câte o ºarjã de material într-un anumit timp. Dacãse cere un debit constant de material atunci numãrul de ºarje se modificã, dupã necesitãþile procesului, de cãtre mecanismul de alimentare cu material.

Majoritatea sistemelor cu sarje au la baza alimentarea dinrecipiente sub presiune deoarece acestea pot asigura o presiune înalta detransport sau natura materialului o impune.

Se considerã cã sunt douã tipuri de sistem de transport în ºarje.Unul, când ºarja este relativ mare ºi materialul este introdus în conductãgradual dupã o perioadã de timp, curgerea fiind una semi-continuã. Altul,când întreaga ºarjã de material, umple conducta fiind apoi evacuatã din

conductã de cãtre aer sub presiune.Sistemele semi-continue pot realiza orice coeficient de încãrcarecu material la fel ca ºi transportul continuu gaz-solid. Volumul recipientelor sub presiune variazã pânã la 20 m3, depinzând în general de debitul dematerial transportat ºi de diametrul conductei, dar astfel încât frecvenþa detransport sã fie în limite rezonabile. Materialul poate fi în fazã diluatã saudensã funcþie de natura lui, de presiunea ºi distanþa de transport. Sistemul nupoate funcþiona când recipientul este plin cu material sau când conducta estesub presiune. Coeficientul de încãrcare în timpul transportului ºarjei trebuie

Figura 48. Ciclul semi-continuusã fie mai mare decât la transportul continuu pentru a se obþine acelaºi debit



82www.almig.ro


de material transportat. Ciclul semi-continuu este prezentat în figura 48, iar sistemul în figura 49.

Figura 49. Sistem semi-continuu

La celãlalt sistem, materialul este efectiv extrudat în conductã ca un singur tampon compact, de obicei sub 10 m lungime. Acest tampon dematerial este suflat prin conductã într-o singurã tranºã. O micã parte dinmaterial rãmâne dupã deplasarea tamponului, dar va fi mãturatã detamponul urmãtor. Regimul stabil de funcþionare este atins dupã câtevacicluri.

Materialul este transportat

cu o vitezã micã, putând ficomparat cu curgerea în fazãdensã, fãrã ca, coeficientul de încãrcare sã aibã aceeaºisemnificaþie.

Presiunea aerului trebuie sã învingã rezistenþa la frecare dintre material ºic o n d u c t ã . M ã r i m e arec ip ien tu lu i p resur iza t

3depãºeºte rar 3 sau 4 m ºi

n u m a i d a c ã d i a m e t r u lconductei este mare. Înp ro iec ta rea s i s temu lu i ,mãrimea ºarjei rezultã dinfrecvenþa de alimentare ºidebitul de material. Diametrulconductei este ales astfel încâtrezis tenþa la f recare atamponului sã fie învinsã cu od i f e r e n þ ã d e p r e s i u n e

rezonabilã ºi sã se asigureviteza necesarã de transport.Schiþa sistemului este

prezentatã în figura 50.

Figura 50. Sistem în ºarje




Sisteme închise În sistemele deschise gazul transportor este aerul preluat din

atmosferã ºi reîntors tot aici dupã ce a fost filtrat. Pentru unele necesitãþi de

transport ,acesta trebuie realizat într-un mediu strict controlat. Dacã norul depraf din material este exploziv, atunci se foloseºte ca ºi gaz de transport azotsau alt gaz inert. Cu sisteme deschise respectarea condiþiilor de mediu ar fifoarte costisitoare, dar cu sisteme închise gazul poate fi recirculat ºi costurilese reduc semnificativ.

Dacã materialul manipulat este toxic sau radioactiv se poate folosiaer, dar cu un foarte strict control al scãpãrilor ºi de preferat sã se lucreze subvacuum. Schiþa unui astfel de sistem este datã în figura 51. Punctul de nul alcircuitului se stabileºte acolo unde presiunea este efectiv cea atmosfericã ºise poate completa sistemul cu gaz. Dacã acest punct este dupã suflantãatunci sistemul funcþioneazã în vacuum, iar dacã este înainte de ea atuncifuncþioneazã în suprapresiune.

Figura 51. Sistem închisSe recomanda utilizarea unui postfiltru pentru a evita îmbâcsirea

cu praf a suflantei.Dupa suflanta temperatura creste, de aceea, pentru a nu

supraîncalzi circuitul se prevede un schimbator de caldura care se monteaza înainte sau dupa suflanta functie de materialul transportat.

Sisteme moderne de transport pneumaticSistemele prezentate anterior sunt toate sisteme convenþionale

sub care materialul este aspirat sau suflat ºi transportat prin conductã pânã ladestinaþie. Materialele cu proprietãþi naturale de transport din grãmadã, cumar fi o bunã reþinere a aerului sau o bunã permeabilitate ºi care sunt



84www.almig.ro


transportabile în fazã densã cu vitezã micã în sisteme convenþionale, suntdestul de puþine. Chiar dacã presiunea de lucru este mare, este puþin probabilca materialul sã fie transportat în fazã densã. Faza densã este dictatã de

proprietãþile materialului. Alternative la transportul în fazã densã trebuiesccãutate în special la materialele friabile ºi la cele abrazive. La materialelefriabile transportate cu vitezã mare apare degradarea particulelor, iar la celeabrazive la curgerea în fazã diluatã apare erodarea ramificaþiilor ºi asuprafeþelor conductelor de transport. Materialele puþin hidroscopice pot fitransportate foarte bine în fazã densã, fãrã a fi nevoie de uscãtoare de aer,condiþiile impuse aerului în acest caz fiind chiar mai puþine decât la curgerea în fazã diluatã. Faza densã se recomandã ºi la produse alimentare la care sepune problema pãstrãrii aromelor.

Pentru orice material ce nu poate fi transportat în fazã densã, cu

vitezã micã, trebuie gãsitã altã alternativã faþã de sistemele convenþionale.Modificãrile s-au centrat asupra punctelor de alimentare cu material ºi maiales asupra conductelor de transport ºi mai puþin asupra sistemului propriu-zis.

Sisteme cu faza pulsatorieSistemul a fost dezvoltat în anii ‘60 în Anglia ºi are la bazã

descãrcarea materialului din recipientul sub presiune prin partea de jos aacestuia în conductã. Recipientul estre presurizat prin partea superioarã, iar la partea inferioarã este introdus aer pentru fluidizare. La începutul conductei

este un cuþit de aer ai cãrui timpi de pornit/oprit sunt comandaþi cu o anumitãfrecvenþã. Când cuþitul este alimentat cu aer, aerul opreºte curgerea dinrecipient ºi separã un tampon de material de o anumitã lungime, pe care îl împinge în conductã. Când cuþitul nu primeºte aer, materialul se scurge din recipient, trece de cuþit ºi ciclul se repetã cu o anumitã frecvenþã, conformschemei din figura 52. Nu se impun condiþii suplimentare la curgereamaterialului de-a lungul conductei. Sistemul a fost iniþial aplicat la transportulmaterialelor fine, dar poate fi folosit si pentru alte materiale.

Consideratii asupra caderiide presiune

Materialele impermeabilefaþã de aer, chiar ºi întampoane scurte, pot blocaconducta, împingerea lor înconductã fiind pur mecanicã.P r e s i u n e a n e c e s a r ã împingerii variazã exponenþialcu lungimea tamponului, vezi

figura 53. Motiv pentru careaceste materiale nu pot fi „pompate” pe distanþe mari, ca ºi lichidele,deoarece presiunea este exagerat de mare.

Figura 52.Sistem cu fazã pulsatorie




Reducerea frecãrii dintre material ºi conductã se face prin umplerea cu aer ainterstiþiilor dintre particulele de material (aerar ea materialului). O comparaþie între presiunea necesarã la deplasarea mecanicã a materialului ºi

deplasarea materialului aerat este datã în figura 53.Variaþia presiunii pentru materialul cu aer este de forma:np≈ L

unde p este presiunea aerului, L, lungimea transportului, iar 1<n<2.

Figura 53. Variaþia presiunii cu lungimea

Figura 54. Influenþa lungimii tamponului asupra presiuniiDacã exponentul n are o valoare mare, transportul la distanþã

presupune o presiune foarte mare a aerului. Dar dacã materialul este



86www.almig.ro


transportat în tampoane scurte separate de spaþii de aer, atunci presiuneaaerului se reduce semnificativ, dupã cum se vede din figura 54.

Sisteme by-passCele mai obiºnuite sisteme by-pass au o conductã de diametru micplasatã în conducta de transport ºi care are din loc în loc gãuri sau fante deinsuflare a aerului. Altã variantã este cu o conductã externã conectatã din loc în loc la conducta de transport, vezi figura 55.

Figura 55. Sisteme cu by-pass

Diametrul conductelor de by-pass este de obicei de 20-25% din celal conductei de transport. Spaþiile dintre gãuri sau punctele de conexiunedepind de permeabilitatea materialului transportat. Conductele de by-passsunt alimentate cu aer de la aceeaºi sursã ca ºi conducta principalã,conductele externe putând fi cu ramificaþii.

Dacã,conducta de transport se blocheazã cu un tampon mai lungde material, atunci aerul din conductele de by-pass taie acest tampon în

tampoane mai scurte,la fel ca ºi

sistemele cu cuþit de aer.Daca materialul este impermeabil fata de aer, conducta se

blocheaza si aerul este fortat sa curga prin conducta de by-pass. Conformrelatiei lui Darcy, caderea de presiune la curgerea aerului prin conducta este:

d

c L p

a

2r»D (2.2)




3unde L este lungimea conductei (m), ñ este densitatea aerului (kg/m ), cviteza aerului (m/s) ºi d , diametrul conductei (m).

Considerând aerul incompresibil, gradientul de presiune este:

Debitul volumic de aer este dat de:

Debitul fiind acelasi în fiecare punct se poate scrie:

Înlocuind ecuatia 2.5 în 2.3 rezulta:

Dacã diametrul by-pass-ului este un sfert din cel al conductei,gradientul de presiune în by-pass, pentru acelaºi aer insuflat, va fi de 45 ori(adicã de peste o mie de ori) mai mare decât în conductã. Aceasta înseamnãcã aerul din by-pass nu poate ocoli un tampon blocat în conductã ci îlfãrâmiþeazã prin fantele sau puntele de contact din aval de acesta.

d

c

L

pa

2

»D

(2.3)

4

2. d cV p» (2.4)

2

1

d c= (2.5)

5

1

d L

pa

»

D(2.6)



88www.almig.ro


Sisteme cu injectie de aer Injectia de aer are loc de-a lungul conductei. Pe când la by-pass se

urmarea o crestere a permeabilitatii materialului la injectia de aer se doreste

o majorare a gradului de retinere a aerului de catre material. Aerul injectateste considerat aer suplimentar care ajuta la mentinerea vitezei de curgere amaterialului de suspensie. Daca viteza creste prea mult, apar probleme deeroziune si de degradare a particulelor. Aerul injectat este mentinut, în unelecazuri, la o cantitate care sa permita obtinerea fazei dense a materialului.

Punctele de injecþie de aer sunt plasate dupã ramificaþii, dupãfitingurile linei de transport sau regulat de-a lungul liniei la intervale de la 1 mla 10 m, funcþie de gradul de reþinere al aerului de cãtre material. În aplicaþiilerecente aerul se injecteazã numai în punctele în care este necesar pentru amenþine curgerea continuã.

7.3. Maºini pentru miºcarea aeruluiMasinile care misca aerul, generic numite compresoare, sunt inima

sistemului de transport pneumatic. Buna functionare a sistemului rezida înspecificarea corecta a sarcinii acestora.

Parametrii care trebuiesc stabiliti pentru compresor sunt debitulvolumic în conditii normale si presiunea de lucru. Valorile acestor doiparametrii depind în primul rând de materialul de transportat, debitul acestuiasi de distanta la care trebuie transportat. Alegerea compresorului pentru a

alimenta cu aer sistemul la debitul si presiunea necesara este deosebit deimportanta si se poate face dintr-un lung sir de masini.Nu toate compresoarele sunt utilizabile în transportul pneumatic.

S-ar putea ca un compresor sã nu fie economic de folosit pentru condiþiileunui sistem. Unele au anumite limite de exploatare, altele sunt mairecomandate ca exhaustoare decât ca ºi compresoare, dupã cum va firegimul de lucru: vacuum sau suprapresiune.

Puterea necesara transportului pneumatic poate fi foarte mare, îndeosebi daca debitul de material si distanta de transport sunt mari, de aceeaputerea trebuie estimata aproximativ chiar la începutul selectieicompresorului.

Compresoarele refuleazã aer cald care, dacã materialul esteafectat de temperatura înaltã a aerului, trebuie rãcit.

Rãcirea aerului conduce la starea de saturaþie cu umiditate aacestuia, iar la multe compresoare mai apare ºi problema prezenþei uleiuluide ungere în aer.

Tipuri de compresoare de aer Gama de compresoare disponibilã pentru transportul pneumatic

cuprinde de la ventilatoare ºi suflante, de debite mari ºi presiuni joase, lacompresoare cu piston ºi la cele rotative cu ºurub, capabile sã refuleze aer de înaltã presiune pentru sisteme cu fazã densã.




Principalele caracteristici ale compresoarelor sunt date sub formade caracteristici de lucru.

Figura 56. Clasificarea compresoarelor

Figura 57.Domeniile de lucru ale compresoarelor Compresoare aerodinamicePentru realizarea presiunilor mari sunt cele centrifugale ºi în

special cele axiale în mai multe trepte, de dimensiuni mari. Ele sunt folositerareori în transportul pneumatic de debite foarte mari. Compresoarele axialese utilizeazã în aeronauticã, în tunelele aerodinamice, iar în transportulpneumatic în fazã diluatã sunt folosite doar cele într-o singur ã treaptã.

Ventilatoarele În transportul pneumatic se folosesc compresoarele centrifugale

cu palete drepte, curgerea materialului fiind în fazã diluatã ºi pe distanþescurte, f ãr ã pericol de blocare. Pot fi folosite atât ca ºi ventilatoare cât ºi ca,



90www.almig.ro


compresoare la transportul materialelor uºoare, pufoase, neabrazive.Principalul lor dezavantaj constã în dependenþa debitului volumic

de cãderea de presiune de pe linia de transport.

La presiuni mari, caracteristica de funcþionare a compresoruluicentrifugal se aplatizeazã.Principala caracteristicã a transportului pneumatic este curgerea

cu vitezã constantã, adicã un debit volumic constant prin conductã astfel încât particulele de material sã r ãmânã în suspensie.

La utilizarea compresoarelor cu caracteristica aplatizatã, dacã dintr-un anumit motiv debitul de material se modificã, creºte cãderea depresiune în conductã ºi punctul de funcþionare al compresorului se modificã foarte rapid pe caracteristicã în sensul scãderii debitului. Debitul de aer devine atât de scãzut încât particulele de material cad din suspensie ºi

conducta se blocheazã.Problema este specificã fazei diluate când viteza aerului trebuie sã

fie relativ ridicatã, în jurul a 20 m/s.La compresoarele volumice, la care caracteristica de funcþionare

este abruptã ºi debitul nu se modificã atât de mult cu presiunea, creºtereapresiunii din sistem are ca efect o uºoar ã scãdere a debitului refulat de cãtrecompresor, scãdere care nu afecteazã transportul de material.

O influenþã ceva mai mare o are compresibilitatea aerului asupravitezei de curgere.

Suflanta Roots a fost inventatã în 1854 ºi este folositã în aplicaþii cusuprapresiunea de lucru în jur de 1 bar, adicã domeniul fazei diluate.Suflantele sunt de regula cu doi lobi pe rotor, putând funcþiona ca

3pompã de vid sau compressor cu debite între 500 ºi 1500 m /min.Dupa cum se vede în figura 58, cele doua rotoare sunt montate în

paralel în carcasã ºi se rotesc în sensuri opuse.

Figura 58. Suflanta Roots




Aerul intr ã în spaþiul dintre rotoare ºi peretele carcasei ºi estetransportat, prin rotirea sincronã a rotoarelor, de la intrare spre ieºire f ãr ã a ficomprimat.

Comprimarea are loc la ieºire când aerul din conductã comprimã aerul transportat de catre rotoare. Comprimarea are loc cu ºoc, prin urmareeficienþa termodinamicã a suflantei este mai micã decât la alte compresoareºi din aceastã cauzã suflanta este folositã numai la aplicaþii cu presiuniscãzute. Pentru reducerea pulsaþiilor de debit si a zgomotului, rotoarele seconstruiesc cu câte trei lobi elicoidali, iar turaþia poate fi mai mare.

Raportul de comprimare la suflantele f ãr ã ulei este 2:1,suprapresiunea maximã este de 1 bar iar vacuumul maxim este aproximativ0,5 bar.

La combinaþiile pompã de vid înseriatã cu suflanta aceste valori potfi de 0,3 vacuum ºi 0,4 bar suprapresiune, adicã un raport de presiune1 , 4 : 0 , 7 .

Performanþele suflantelor pot fi majorate prin lubrifiere, dar aeruldin transportul pneumatic nu trebuie sa conþinã ulei.

Figura 59. Caracteristica de compresor

Figura 60. Caracteristica de exhaustor



92www.almig.ro


Caracteristicile de lucru ale suflantei ca ºi compresor suntprezentate în figura 59 iar ca ºi exhaustor în figura 60.

Funcþionarea în trepte se practicã cu douã suflante în serie, fiecare

având un raport de comprimare de 1,7 , presiunea finalã ajungând la 2 bar suprapresiune. Cu ulei de ungere raportul de comprimare ajunge la 1,95 bar ºi suprapresiunea la refulare la 2,8 bar.

Aerul trebuie trecut printr-un r ãcitor intermediar, între cele douã trepte, de obicei r ãcitor cu injecþie de apã. Debitul de apã injectat este cam2% din debitul de aer.

Compresoare cu lamele culisante Aceste compresoare sunt des folosite pentru aplicaþii cu presiuni

de lucru medii ºi mari. Au debite constante ºi presiuni mai mari decât3suflantele, putând da într-o singur ã treaptã 50 m /min la o presiune de 4 bar.

Presiuni semnificativ mai mari se pot obþine în douã trepte, iar cuinjecþie de ulei peste 10 bar. Compresoarele cu lamele culisante nu sunt

3folosite la capacitãþi mai mari de 6 m /min.Dupã cum se vede în figura

61,comprimarea are loc în interiorulcompresorului º i se datoreazãexcentricitãþii rotorului fatã de carcasã.Spaþiile de aer se mãresc în zona intr ãrii

ºi se micºoreazã spre ieºire. Maºinapoate funcþiona la fel de bine ca ºicompresor sau ca si exhastor.

Performanþele se pot mãriprin injecþie de ulei sau prin r ãcire cuapã, dar costurile de exploatare devinmai mari.

Compresoare cu inel de lichid

Vacuumul adânc se obþine practic cel mai frecvent cu acest tip decompresoare, valorile atinse fiind de 160 mmHg presiune absolutã într-osingur ã treaptã ºi 700 mmHg în douã trepte. Capacitãþile de transport sunt de

3la 1 m /min la370 m /min. Ca ºi compresor poate lucra

pânã la 4 bar.Principalul avantaj este

producerea aerului f ãr ã ulei. Ca ºi lacompresorul cu lamele existã un singur rotor montat excentric în carcasã, figura3.7. Paletele rotorului antreneazã lichidul de lucru, de obicei apa, într-omiºcare de rotaþie dându-i o formã de

Figura 61. Compresor cu

Figura 62. Compresor cu inel




inel de lichid concentric cu carcasa. Spaþiul dintre palete ºi lichidvariazã în sens crescãtor, în zona de intrare a aerului ºi descrescãtor la ieºire.

Comprimarea are loc în interiorul compresorului. Apa are rolul de a

rãci aerul comprimat ºi de a-l cur ãþa de particulele de praf. Compresoare cu ºurubO relativ recentã descoperire în domeniul presiunilor medii ºi înalte

sunt compresoarele cu ºurub. Compresoarele cu ºurub au fost patentate în1878. Sunt similare cu suflantele Roots, dar comprimarea este internã dupã legi descrise matematic de catre Lysholm în 1930. Pentru a limita scãpãrileinterne de aer în 1958 s-a introdus injecþia de ulei în camera de comprimare.

Uleiul ajutã la r ãcirea aerului comprimat dar ca ºi la compresoarelecu lamele apare problema separ ãrii lui din aer. Injectarea, separarea ºifiltrarea uleiului pot reprezenta o propor þie substanþialã din preþul de cost alproducerii aerului pentru transportul pneumatic.

Compresorul din figura 63 este alcãtuit din douã rotoare,conducãtor ºi condus, montate pe axe paralele într-o carcasã. Ferestrele deintrare ºi ieºire sunt opuse la capetele compresorului. Aerul care intrã întrecavitãþile rotorului condus este separat(captivat), de cãtre lobii rotoruluiconducãtor, iar prin rotirea rotoarelor aerul este comprimat ºi împins cãtrefereastra de refulare. Lobii descoperã fereastra de refulare ºi aerul cu volumminim este împins prin fereastrã în conductele de descãrcare.

Compresoarele cu ºurubsunt fabricate cu debite de la 0,3 la 7003m /min ºi presiuni de refulare de 4 bar

într-o treaptã. Compresoarele cu ºurubnu necesitã fundaþii speciale la montaj ºinici rezervor tampon ºi funcþioneazã fãrãpulsaþii de presiune.

Compresoare cu piston

P â n ã r e c e n t ,compresoarele cu piston au fost celemai folosite pentru obþinerea presiunii înalte î n sistemele pneumatice.Compresoarele cu ºurub tind sã le înlocuiascã î n domeniul debitelor mari,la aceleaºi presiuni. Constructivcompresoarele sunt cu un singur cilindrusau cu mai mulþi, într-o treaptã sau maimu l t e t r ep te de compr i ma re .Compresoarele cu piston au probabilcea mai bunã eficienþã termodinamicãdintre toate compresoarele de aer.Figura 63. Compresor cu

ºurub



94www.almig.ro


Pentru a nu contamina cu ulei materialul transportat, compresoarele cupiston pot fi prevãzute cu segmenþi din carbon si politetrafluoroetilenã , cucare se eliminã ungerea cu ulei ºi cu aceasta necesitatea separãrii uleiului

.Dezavantajul debitelor pulsatorii, asociat acestui tip de compresor, poate fi înlãturat printr-o soluþie modernã, cu ºapte mici cilindri dispuºi radial ,cupistoane cu dublu efect antrenate de cãtre un disc oscilant montat pearborele central al compresorului .

Performanþele unui anumit model de compresor sau exhanstor necesare proiectãrii unui sistem pneumatic sunt debitul volumic ºi presiuneade refulare sau vacuumul realizat funcþie de turaþie.

Aerul fiind compresibil trebuiesc date condiþiile la care serealizeazã debitul ºi presiunea de refulare , condiþii care sunt internaþionalrecunoscute.

Debitul volumic necesar sistemului de transport trebuie convertit lacondiþiile date pentru compresor sau exhaustor.

Debitul masic este acelaºi pentru sistemul de transport ºi pentrumaºinile care deplaseazã aerul, dar acesta nu este specificat în carteamaºinii .Parametrii daþi ºi cei care trebuiesc stabiliþi pentru alegereacompresorului sau exhaustorului sunt prezentaþi în schemele urmãtoare :

Presiunea p1 este presiunea în punctul de încãrcare a materialului în conductã. Aceasta depinde de debitul de material , de distanþã , de traseulconductei ºi de material. Trebuiesc cunoscute toate pierderile de presiunedin alimentatorul de material , filtre , suprapresiuni provocate de alimentareacu material ,etc.

Debitul volumic trebuie specificat în condiþii normale ( 101 , 3 kN /2 m ºi 288 K ) ºi se determinã pe baza vitezei c , a diametrului conductei d , a1

presiunii p ºi temperaturii T :1 1




La exhaustoare trebuie specificat debitul volumic la2intrare,temperatura fiind 288 K , iar presiunea de refulare 101 ,3 kN / m .

Vacuumul trebuie specificat prin valoarea presiunii p , de care3

depinde apoi cãderea de presiune pe conductã (p - p ), necesarã1 2

transportãrii debitului de material la distanþa datã.Cunoscând viteza prin conducta c , diametrul conductei d,1

presiunile p ºi p ºi temperatura T , se poate calcula debitul volumic la1 3 1

intrarea în exhaustor:

7.4. Evaluarea debitului de aer Proiectarea sistemului de transport pneumatic începe cu alegerea

ventilatorului, suflantei sau compresorului. Performanþele acestora sunt dateca ºi debit volumic ºi suprapresiune de refulare. Dacã acestea nu corespund,

sistemul nu poate funcþiona ºi atunci, ori trebuie schimbat materialultransportat, ori distanþa de transport, decizia luându-se pe baza valorii vitezeide transport.

Majoritatea aplicaþiilor au ca ºi gaz de transport aerul, dar poate fi

1

1

2

10

.

23,2T

cd pV

×××= 3m /s

3m /s

31

1

2

13

. .226

pT

cd pV

×

××=



96www.almig.ro


folosit orice gaz prin introducerea unor constante specifice gazului înecuaþiile utilizate î n proiectare.

Presiunea

Presiunea de refulare sau vacuumul depind de cãderea depresiune de pe conducta de transport. Cãderea de presiune din separatorulgaz-lichid este luatã în considerare dacã din separator se alimenteazã încontinuare altã conductã de transport, altfel se neglijeazã.

Valoarea cãderii de presiune depinde în mare mãsurã de distanþade transport ºi de coeficientul de încãrcare cu material. Pentru transport înfazã diluatã pe distanþe scurte se recomandã ventilatoarele sau suflantele ,iar pentru fazã densã sau distanþe lungi sunt necesar e compresoare cupiston sau cu ºurub.

Cãderea de presiune este dependentã, de asemenea, de viteza

aerului ºi de proprietãþile materialului transportat.

Debitul volumicDebitul volumic cerut ventilatorului, suflantei sau compresorului

depinde de combinaþia vitezã cerutã pentru f ormarea suspensiei de materialºi diametrul conductei. Conductele ºi fitingurile sunt standardizate, dar vitezaeste aleatorie.Viteza aerului la intrarea în conducta de transport este datãiniþialã î n proiectare.

Debitele volumice ale compresoarelor sunt specificate în condiþii

normale , dar î n exploatare sunt dependente de presiunea ºi temperatura depe sistem. Variaþiile de diametru ale conductei modificã de asemenea debitulvolumic prin conductã. La sistemele în depresiune , vacuumul creºte de laintrare pânã la ieºire. Viteza minimã de transport este datã în condiþii normale, iar debitul volumic al exhaustoarelor este dat în condiþiile de la aspiraþie ºi nu în condiþii normale.

Influenþa vitezeiSistemele de transport sunt proiectele pentru un anumit debit de

material. Acesta poate fi calculat pe baza coeficientului de încãrcare º

i adebitului masic de aer. Debitul de aer este proporþional cu viteza aerului º idiametrul conductei.

Importanþa vitezei de transport ºi influenþa ei asupra presiunii ºi debitului volumic sunt redate în schema urmãtoare din figura 64 .

La transportul în fazã diluatã , dacã viteza este prea micã particulele de material cad din suspensie ºi blocheazã conducta iar dacã esteprea mare, ramificaþiile se erodeazã repede ºi materialul transportat sedegradeazã.

Viteza are o inf luenþã major ã asupra cãderii de presiune de pe

conducta de transport ºi de aici asupra debitului de material transportat. Plajade vitezã este relativ îngustã,în particular în faza diluatã variind de la minim15 m/s la maxim 30 m/s. Pentru faza densã ,viteza aerului la intrare în




conducta poate fi sub 3 m/s depinzând de natura materialului ºi decoeficientul de încãrcare.

Asigurarea vitezei minime de transport este o condiþie suficientã î n

aprecierea debitului volumic de aer.

Figura 64. Influenþe asupra transportului pneumatic

Viteza aerului se obþine prin împãrþirea debitului volumic lasecþiunea conductei,fãrã a þine seamã de prezenþa materialului.

Valorile critice ale vitezei minime de transport ºi ale vitezei de laintrarea în conductã sunt date luate din exploatare ºi din lucrãriexperimentale pe stand.

Curgerea prin conductã are loc datoritã diferenþei de presiunedintre intrare ºi ieºire, atât la sistemul cu suprapresiune cât ºi la cele cuvacuum. La ambele presiunea scade în sensul curgerii .

Aerul fiind compresibil, debitul volumic creºte de la punctul dealimentare spre punctul de descãrcare. Dacã diametrul conductei rãmâneconstant , viteza va creºte de-a lungul conductei , valoarea cea mai micãavând-o la î nceputul curgerii. Din acest motiv , aici trebuie asiguratã vitezam i n i m ã d e t r a n s p o r t .

Debitul volumic se calculeazã cu viteza medie a aerului dinconductã :

2unde c este viteza aerului ( m/s ) si A, cea a secþiunii conductei ( m )Dacã conducta este circularã cu diametrul d, atunci :

AC V ×=

.(4.1)

3(m /s) (4.2)

4

2. cd V ××

=p



98www.almig.ro


sau:

În figura 65 este r eprezentat debitul volumic funcþie de vitezaaerului pentru diferite diametre de conductã. Viteza aerului variazã de la 2 la40 m/s , pentru a acoperi domeniile de curgere din faza densã respectiv fazadiluatã.

Figura 65. Debitul volumic funcþie de viteza aerului

Legãtura dintre debitul masic ºi cel volumic se face pe baza legiigazului ideal :

2unde p este presiunea absolutã a gazului ( kN/m ), V este debitul volumic la3

presiunea p ( m / s ), m este debitul masic de gaz ( kg/s ), R este constantagazului ( kJ/kg•K ) ºi T este temperatura absolutã ( K) = t°C + 273.Se poate scrie:

Pentru un anumit gaz ºi un debit masic constant:

(4.3)

3

(m /s)

2

.

4

d

V c ××=p

T RmV p ××=×

..(4.4)

RmT

V p×=

× ..

.

.

ct T V p =×




Astfel încât pentru douã puncte 1 ºi 2 de pe traseul conductei :

unde indicele 0 este pentru starea de referinþã, de obicei starea normalã :p = 101,3 kN/m2 ºi T = 288 K .0 0

Debitul volumic în condiþii normale se poate scrie :

sau:

Influenþa presiunii asupra debitului volumic este reprezentatã în

figura 66 pentru presiune joasã , figura 67 pentru presiune înaltã ºi figura68 pentru sistemele cu vacuum. Curgerea s-a considerat izotermicã iar debitul de intrare este determinat în condiþii normale.

Figura 66. Sisteme cu presiune joasã

0

0

.

0

2

2

.

2

1

1

.

1

T

V p

T

V p

T

V p ×=×=×

(4.5)

1

1

.

11

.

1

10

.

843,2

3,101

288

T

V pV

T

pV

××=×

×

×= (4.6)

1

0

.

11

.

352,0 p

V T V

××= (4.7)



100www.almig.ro


În figura 66, specificã sistemului de transport în fazã diluatã 3pentru a transporta 25m /min aer, la starea normalã, presiunea la intrarea în

3conductã trebuie sa fie 0,8 bar suprapresiune iar debitul de aer 14m /min care

se poate ºi calcula astfel:

unde indicele 0 se referã la intrarea î n compresor , conform schemei cucompresor.

Figura 67. Sisteme cu presiune înaltã

În figura 67, suprapresiunea variazã de la 1,0 la 4,0 bar. Dacã înpunctul de încãrcare cu material, suprapresiunea necesarã transportului

3este de 4,0 bar , debitul de aer raportat la aceastã stare este de 5 m /min ºi seva destinde în lungul conductei astfel încât la ieºire, la stare normalã va fi de

325 m /min. În cazul sistemelor cu vacuum, figura 68, în punctul de încãrcare

aerul este în stare normalã, de unde se destinde, astfel încât la ieºire, cei 253 3m /min de la intrare devin 50 m /min la presiunea de 0,5 bar, conform relaþiei:

unde indicele 1 se referã la intrarea aerului, conform schemei cu exhaustor.Viteza de cur gere poate fi determinatã din figurile 66 - 68, cu

ajutorul diagramei din figura 65, sau din ecuaþia debitului volumic:

14

10)8,0013,1(

25288352,00

.

»×+×

×=V 3m /min

50

100)5,0013,1(

25288352,01

.

»×-×

×=V 3m /min

4

2

1. cd V ××=p

1

1

.

10

.843,2

T V pV ××=sau




Figura 68. Sisteme cu vacuum

Înlocuind relaþia 4.2 în relaþia 4.6 se obþine:

Rezultã viteza de curgere cu care se poate verifica dacã sistemulpoate funcþiona:

Dupã cum se observã din relaþiile de mai sus sunt cinci variabilecare nu se pot reprezenta pe un singur grafic. Neglijând influenþa temperaturiitot rãmân patru variabile, iar alegând un anumit debit de curgere se poate

vedea influenþa celor trei variabile r ãmase. Aceasta este reprezentatã înfigurile 69 - 72, în care debitul volumic este dat de condiþiile mediuluiambiant.

Cum viteza aerului ºi presiunea pot avea o infinitate de valori, s-aales ca parametru diametrul conductei, deoarece acesta este standardizat.

În figura 69 este prezentatã influenþa presiunilor asupra vitezei decur gere a aerului printr-o conductã cu diametrul constant. Panta curbeicreºte cu scãderea presiunii, caz specific atât sistemelor cu depresiune dar mai ales celor cu vacuum adânc. La presiuni mici,mici modificãri ale acesteiaduc la modificãri importante ale vitezei asa cum se vede în relaþia 4.9, undepresiunea p este la numitor.1

În figura 69 se observã legãtura dintre diametrul conductei ºiefectul expansiunii aerului la diferite presiuni de lucru. Astfel, pentru un debit

3m /min (4.8)

1

2

10

.

23,2T

cd pV

×××=

m/s (4.9)

1

2

0

.

1448,0 pd

V T c

×

××=



102www.almig.ro


3de 20 m /s de aer în condiþii normale, printr-o conductã cu diametrul de 150mm este necesar vacuumul. În punctul de alimentare cu material (0 bar suprapresiune), viteza aerului este 18,9 m/s, iar dacã presiunea la intrare î n

exhaustor este de -0,3 bar, viteza ajunge la 26,8 m/s. Dacã presiunea î npartea de suprapresiune a sistemului este 0,4 bar suprapresiune, conductade transport având 125 mm diametru, vitezele de intrare ºi de ieºire aleaerului vor fi 19,5 respectiv 27,2 m/s. De observat cã deºi intrarea ºi ieºireasunt parþi ale aceluiaºi sistem, din cauza compresibilitãþii aerului ele trebuiesa fie de diametre diferite pentru a avea o vitezã de curgere corespunzãtoare.Debitul volumic exprimat în condiþii normale este acelaºi peste tot ºi aºa dupãcum s-a vãzut el este influenþat de presiunea din conductã º i decompresibilitatea aerului.

Figura 69. Viteza funcþie de presiune

Viteza minimã de transport se majoreazã cu 20% ca marjã desiguranþa astfel încât, dacã în fazã diluatã viteza minimã este în jur de 15 m/s, ea se va considera în practicã 18 m/s.

În figura 70 este redat profilul vitezei pentru curgerea la presiunemicã în faza diluatã. Aºa dupã cum s-a vazut, viteza minimã necesarã este 183/m/s, iar dacã debitul de aer este 25 m min în condiþii normale ºi

suprapresiunea în conductã 0,8 bar este necesar un diametru al conductei de125 mm.

Rezultã cã viteza aerului la intrare este 19 m/s ºi creºte spre ieºire, î n timp ce presiunea scade, astfel încât la ieºire viteza este 34m/s.

Influenþa presiunii aerului asupra vitezei este reprezentatã î n figura371 pentru un debit de 30 m /s ºi un diametru al conductei de 150 mm.

Largirea în trepte a conducteiLa dimensionarea conductei, parametr ul de control este viteza minimã

de transport. Viteza aerului nu trebuie sa fie în nici un punct al conductei sub




valoarea minimã, iar pentru r ealizarea acestei condiþii se practicã mãrirea î ntrepte a diametrului conductei.

Locul în care se face marirea este foarte important, deoarece

presiunea scãzutã de dupã acel loc trebuie sã asigure viteza de transport.

Figura 70. Curgerea în fazã diluatã

Figura 71. Influenþa presiunii asupra vitezei aerului



104www.almig.ro


Figura 72. Notaþiile treptelor conductei

Pentru conducta în douã trepte din figura 72, aplicând relaþiile 4.5ºi 4.6 cu înlocuirea lui V din 4.2 se poate scrie:

din care se obþine viteza aerului la intrarea î n al doilea tronson al conductei.Un caz tipic de transport în fazã diluatã la mare distanþã este

prezentat în figura 73. Suprapresiunea aerului din conductã este de 4 bar.Viteza minimã de transport este de 15 m/s, iar debitul de aer în condiþii

3normale este de 60 m /min.Din diagramã rezultã cã diametrul conductei trebuie sã fie de

125mm, pentru care viteza aerului corespunzãtoare este de 16,5 m/s. Dacãs-ar folosi un singur diametru de conductã, viteza la ieºire ar fi de 81,5 m/s,mult prea mare, dacã se þine cont cã particulele pot fi abrazive sau friabile. Dacã se limiteazã viteza aerului la 30 m/s ºi se mãreºte diametrul la 150 mm,viteza ar ajunge la 21 m/s iar dacã se mãreºte la 200 mm, viteza coboarã în jurul valorii de 12 m/s, prea micã pentru curgerea în suspensie a particulelor de material. Dacã s-ar folosi o conductã cu diametrul de 175 mm,convenabilã ca vitezã de intrare, viteza la ieºire ar fi de peste 40 m/s ºi pe dealtã parte nici diametrul nu este unul standardizat. Se observã cã soluþia este

cu douã variaþii de diametru ºi 3 diametre de conducte : 125, 150 ºi 200 mm,viteza finalã la ieºire fiind 32 m/s. Î n figura 73 este prezentat un caz în care presiunea de intrare în

conductã este de 4 bar suprapresiune, debitul în condiþii normale este de 10m3/min iar viteza minimã de transport trebuie menþinutã la 6 m/s. Dacã s-ar folosi o conductã cu diametrul de 75 mm, viteza la intrare ar fi de 7,6 m/s iar laieºire ar ajunge la 38,2 m/s, mult prea mare, astfel cã pentru a reduceproblemele legate de eroziune ºi degradarea particulelor, se reduce viteza decurgere prin mãrirea în trepte a diametrului conductelor, în acest caz : 75,100, 125 mm. Dupã cum se vede, viteza se modificã într-o plajã redusã,

valoarea maximã fiind la ieºire de 13,8 m/s, mai micã decât viteza minimãnecesarã la curgerea în fazã diluatã, ceea ce se explicã prin diferenþa dintrematerialele transportate.

3

2

43

3

.

03

2

43

30

.

0

3 448,0

4

pd

T V

T pd

T V p

c

O

×

×

=×××

×××

= --p m/s (4.10)




Figura 73. Profilul vitezei la faza densã

Influenta temperaturii aerului

Influenþa temperaturii aerului asupra debitului volumic nu este

atât de importantã ca ºi cea a presiunii, dupã cum se vede î n figura 74.Temperatura aerului la refularea din compresoare la suprapresiunea de 1bar poate ajunge la 100°C, iar la compresoarele cu ºurub cu suprapresiunede refulare de 3 bar, poate fi 200 °C. Rãcirea aerului la temperaturi maimici, poate duce la reducerea vitezei de curgere cu 0,04 m/s pe °C.



106www.almig.ro


Temperatura materialului în suspensie poate fi determinatã pebaza ecuaþiei de bilanþ energetic:

unde m este debitul masic (kg/s), cp este cãldura specificã (kj/kg K), t estetemperatura (°C) iar indicii sunt p pentru particula de material, a pentru aer ºis pentru suspensie.

Din ecuaþia de continuitate :

iar din definiþia coeficientului de încãrcare :

Cãldura specificã a suspensiei este:

Rezultã temperatura amestecului în suspensie:

Deoarece debitul masic de aer este constant de-a lungulconductei, exprimarea debitului volumic ºi a vitezei de curgere a aerului sepoate face în orice punct al conductei cu ajutorul acestuia:

respectiv:

Cum pentru R este:

rezulta:

s pa p p p t cmt cmt cm )()()(

...

××=××+××(4.11)

pa s mmm

...

+=

a p mm.

×=f

(4.12)

pa

pp p paa

ps

mm

cmcmc

..

..

+

×+×=

(4.13)

pa pp

a pa p pp

s

cc

t ct ct

+×

×+××=f

f

1

1

.

1

.

p

T RmV

a ××= 3m /s (4.14)

1

2

1

.

1

4

pd

T Rmc

a

××

×××=p m/s

(4.15)

K kg

kJ R

×=287,0 (4.16)

1

21

.

1 365,0 pd

T mc

a

×

××= m/s (4.17)




7.5. Relaþiile de calcul pentru cãderea de presiune a aeruluiValorile cãderii de presiune a aerului în cazul conductei goale oferã

date asupra potenþialului de transport al conductei.

Dacã compresorul, exhaustorul sau filtrele de aer sunt la distanþãfaþã de sistemul de transport, cãderea de presiune de pe acea distanþãtrebuie luatã î n considerare.

Cãderea de presiune pe conducta goalã este importantã î nproiectarea sistemului pneumatic. Dacã,conducta este lungã ºi de diametrumic, se poate întâmpla ca presiunea datã de suflantã sã acopere doar cãderea de presiune a aerului fãrã a se mai putea transporta ºi material î nsuspensie.

Cãderea de presiune pe conductã este direct influenþatã de vitezaaerului necesarã transportului de material. Coturile, curbele ºi altecaracteristici ale conductei mãresc cãderea de presiune.

Pentru evaluarea cãderii de presiune trebuie cunoscuþi o serie deparametrii ai aerului ºi ai conductei.

Densitatea aerului se calculeazã din ecuaþia termicã de stare:

3 3unde m este masa aerului (kg), V volumul (m ), p presiunea (N/ m ) ºi R=2

0,2871 (kJ/kgK), constanta aerului. În condiþii normale, p = 101,3kN/m ºi T0 0

= 288 K, densitatea aer ului este ñ = 1,225 kg/ m3 .Factorul de frecare, f, este funcþie de numãrul Reynolds, R , ºi dee

rugozitatea conductei,å.

în care ì, vâscozitatea aerului(kg/m·s) Înlocuind viteza c din relaþia:

se obtine:

Valorile factorului de frecare, f , se pot obþine din diagrama luiMoody din figura 75, iar valorile tipice pentru rugozitate în tabelul dinaceeaºi figur ã.

3kg/m (5.1)T R

p

V

m

×==r

(5.2)md c

Re

××=

8

(5.3)m/s

pd

T Rmc

a

×××××

=2

.

4

p

(5.4)

mp×××=

d

m R

a

e

.

4



108www.almig.ro


Figura 75.Factorul de frecare funcþie de Re

Figura 75. Rugozitatea peretelui conductei

Cãderea de presiune în cond

ucte drepte poate fi determinatã dinrelaþia lui Darcy:

unde L este lungimea conductei (m).Folosind expresia vitezei sub forma:

2

4 2c

d

L f p

××××

=Dr 2N/m (5.5)

m/s (5.6)

pd T Rmc a

×× ×××=2

.

4p




ºi înlocuind în expresia sub forma diferenþialã a cãderii de presiune, rezultã:

care prin integrare între intrarea ºi ieºirea din conductã, 1 ºi 2:

2 2Notând: Äp = p p si p p = Ã, rezultã pentru aer :1 2 1 2

2 Äp = (p + Ã)0,5- p

a 2 2

La sistemele cu suprapresiune presiunea p este datã (de obicei2

este presiunea atmosfericã) ºi atunci:

Similar, pentru sistemele cu presiune negativã, p este datã (de1

obicei este presiunea atmosfericã):

Observaþie: Constanta aer ului se va înlocui cu valoarea 287,1J/kgK).

Cãderile de presiune pe coturi, ramificaþii, fitinguri pot fi luate înconsiderare prin î nlocuirea lor cu o lungime echivalentã de conductã dreaptã,L (m), astfel:e

unde k, coeficientul de pierderi locale de presiune depinde degeometria ºi configuraþia cotului, ramificaþiei sau fitingului ºi se ia dindiagrame sau tabele. Astfel, pentru intrarea în conductã : k = 1,0,pentru cotdublu la 90°: k = 3,0 , pentru ramificaþie :k = 1,0.

7.6. Dimensionarea unei instalatii de transport material fin înfaza densa

Sistemul de transport pneumatic se proiecteaza , de obicei , prinutilizarea unor baze de date. Datele pot proveni de la o instalatie de tevi unde afost transportat material identic sau dintr-o instalatie de test în care materialul în cauza va fi transportat, special pentru a obtine date. Dintr-o instalatie de

(5.7)

dLd

T Rm L f

dp p

a

××

×××××

=× 52

2.

32

p

(5.8)

(5.9)

52

2.

2

2

2

1

64

d

T Rm L f p p

a

××××××

=-p

2

5,0

52

2.

2

2 )64

( pd

T Rm L f p p

a

a -××××××

+=Dp

2N/m (5.10)

2N/m (5.11)

5,0

52

2.

2

11 )64

(d

T Rm L f p p p

a

a ××××××

--=Dp

m (5.12) f

d k Le ××=4



110www.almig.ro


tevi , în functiune , este probabil sa se obtina date pentru un singur punct defunctionare. Cu o instalatie de test , debitul de aer si de material transportatpoate varia, la fel si diferenta de presiune de transport si pot fi masurate cu

ajutorul instrumentelor.Transportul cimentului în faza densa Pentru ilustrarea proiectãrii unui sistem de transport în fazã densã ,

a fost selectat ciment Portland. Acesta este un material care se poatetransporta foarte bine în fazã densã la vitezã micã. Pentru a ilustra procesulde proiectare a acestui sistem se determinã parametrii unui punct de pecaracteristica de transport. Dacã este necesar sã se ridice toatãcaracteristica de transport , se repetã procedura pentru mai multe puncte.

Figura 76. Caracteristica de transport pneumatic a cimentului

Date de transportSistemul de transport de referinþã are un rezervor de presiune

înaltã pentru încãrcarea materialului în sistemul de þevi. Acest tip de încãrcare este ideal pentru materialele abrazive, cum este cimentul,deoarece nu are pãrþi în miºcare ºi este capabil sã acopere o gamã largã decondiþii de transport . Sistemul de þevi folosit are 50 m lungime , diametrul de53 mm cu 9 coturi la 90 de grade ºi este aproape în totalitate în plan orizontal. Acest sistem de þevi este prezentat în figura 77.

Necesarul de transportNecesarul de transport se stabileºte pentru transportul cimentului

pe o distanþã de 155 m la un debit de 70 de tone/h ºi se recomandã sã se




foloseascã un compresor ce genereazã 2 bar suprapresiune. O schiþã asistemului de þevi propus este prezentatã în figura 78. Sistemul include untotal de 120 m de þeavã în plan orizontal ºi 35 m în care materialul este

transportat în plan vertical. ªase coturi la 90 de grade sunt incorporate însistemul de tubulaturã, tubulatura fiind din oþel .

Capacitatea de transportLungimea echivalenta a coturilor la 90 de grade având un raport

D/d =24/1 este redata în figura 6.4 iar în figura 6.5. se poate vedea influentaraportului de încarcare solida asupra vitezei minime de transport.

Figura 77 .Schiþa tubulaturii de test

Figura 78. Schiþa tubulaturii de proiectat



112www.almig.ro


Tipul materialului transportat are desigur o mare importanþã , dar aceste date asigurã o valoare medie rezonabilã.

Figura 79.Lungimea echivalentã a coturilor

Figura

80.

Influenþa raportului de încãrcare solidã asupra vitezeiminime de transport

În proiectarea sistemului de transport,viteza de intrare a aeruluitrebuie sã fie mai mare cu 20% decât valoarea vitezei minime recomandate.

Datele iniþiale ale proiectãrii sunt debitul de 70 tone/h de cimenttransportat cu o diferenþã de presiune de transport de 1,6 bar.

Datele finale ale proiectarii sunt diametrul sistemului de tubulatura ,debitul volumic de aer al compresorului împreuna cu puterea necesarapentru motorul de antrenare al acestuia .




Rezumat

Materialul de transportat Ciment de Portland

Dimensiunea particulelor 14 pmDensitatea materialului ñb 1070 kg/m3Densitatea particulelor ñp 3060 kg/m3Tubulatura figura 78Orizontala k 120 mVerticala v 35 mCoturi b 6X90°Capacitatea de transportDebitul de material mp 70tone/h Aer de transport Compresor cu ºurubPresiunea de refulare p 2.0 bar suprapresiunePresiunea de intrare pi 1.6 bar suprapresiuneCãderea de presiune Äp 1.6bar Viteza minima a aerului C1 1.2 X CminDe determinatDiametrul tubulaturii dDebitul de aer VaPuterea necesara P

Procedura de dimensionareLuând în considerare necesarul de presiune si debitul de aer,sestabileste punctul de functionare de pe caracteristica de transport asistemului de referinta .

Dimensionarea se realizeaza în doua etape. În prima etapa seporneste de la distanta de transport, orientarea sistemului în spatiu ,numarul de coturi cu care se calculeaza viteza aerului de transport ,caderea de presiune si lungimea echivalenta atât pentru sistemul dereferinta cât si pentru sistemul ce trebuie proiectat si se face verificarea

prin coeficientul de încarcare.In etapa a doua , dimensionarea se face în functie de diametrulsistemului de tubulatura si se stabileste debitul de aer ai puterea motoruluide antrenare.

Valoarea caderii de presiune a aerului trebuie sa fie stabilita ,pentru ca aceasta este în dependenta cu lungimea si diametrul tubulaturii :daca sistemul de tubulatura este mai lung va fi necesar un diametru maimare si invers.

Stabilirea punctului de operare de pe caracteristica detransport

Punctul de operare , de pe caracteristica de transport pentrusistemul de test din figura 6.1 , se stabileºte astfel încât debitul de aer sã



114www.almig.ro


fie mai mare cu 20% decât debitul minim de aer de transport de lapresiunea de 1,6 bar. La 1,6 bar debitul minim de aer este aproximativ0,021 kg/s ºi atunci punctul de operare va corespunde unui debit de aer

de 0,025kg/s. Valoarea corespunzatoare a debitului de material esteaproximativ 12,8 tone/h . Punctul de operare este prezentat în figura 6.6ca ºi este punct al primei estimari (a).

Viteza de intrare a aerului de transportViteza minima a aerului de transport Cmin ,corespunzatoare

limitei de transport pentru o diferenþã de presiune de 1.6 bar poate fideterminatã utilizand ecuaþia de mai jos:

Figura 81. Caracteristica pneumaticã de transport

Acestei valori îi corespunde, în figura 80, un coeficient de încãrcare mai mare de 70.

Viteza aerului de intrare , C va fi cu 20% mai mare.1

(6.3)(m/s)6.30.32.11 ==C

sm smC /0.3/

3.261053.0

288021.0365.0

2min

=´

´×= (6.2)




Caderea de presiune a aeruluiCãderea de presiune pentru un sistem de tubulaturã , Äp , poate fi

determinatã utilizând ecuaþia 6.4 .

Luând presiunea aerului de ieºire ca fiind presiune atmosfericã2standard de 101,300 kN/m , coeficientul de frecare al tubulaturii f de 0,0045,

lungimea tubulaturii de test L= 50 m , valoarea debitului de aer determinatãmai sus la 0,025 kg/s,constanta R pentru aer = 287 J/kg*K , temperaturaaerului T = 288 K ºi diametrul tubulaturii de test , d de 0,053 m, se obþine :

Dupã cum se poate observ A , aceastã cãdere de presiune esteneglijabilã ºi corespunde unei viteze mici de transport intr-un sistem relativmic de tubulatura. Pentru viteze mari de transport , în fazã diluatã în sistemelungi de tubulaurã , cãderea de presiune trebuie luatã în considerare.

Lungimea echivalentãLungimea echivalentã a sistemului pentru transportul materialului

are ca valoare de referinþã lungimea orizontalã a tubulaturii. La aceasta seadaugã lungimea echivalentã pentru porþiunile verticale ºi pentru coturiletubulaturii. Pentru porþiunile verticale ale tubulaturii lungimea echivalentãeste dublul lungimii acestora , atât pentru faza diluatã cât ºi pentru faza densãa transportului pneumatic. Pentru coturile tubulaturii lungimea echivalentãpoate fi legatã de viteza de intrare a aerului. S-a descoperit cã lungimea

echivalentã a coturilor variazã puþin cu geometria cotului. Influenþasemnificativã o are raportul diametru cot pe diametrul tubulaturii D/d, mai alesla valori peste 4 / 14 . Pentru raze de curburã mici , în particular pentru teuri,lungimea echivalentã va fi cu mult mai mare .

Lungimea echivalentã a tubulaturii L poate fi exprimatã astfel :0

Unde : h, este lungimea totala a tubulaturii orizontale; v, lungimeatotala a tubulaturii verticale; N, numãrul total al coturilor si b,lungimeaechivalentã a fiecãrui cot.

Tubulatura de test

(6.4)2(N/m )

2

5.0

5

2

2

2

64 p

d

RT m fL p p a

a -÷÷ ø

öççè

æ

×

×+=Dp

&

(6.5)

bar m N

m N pa

009.0/89.0

/886101300053.0

288287025.0500045.064101300

2

2

5.0

22

22

==

=-÷÷ ø

öççè

æ´

´´´+=D

p

Nbvh L ++=20m (6.6)



116www.almig.ro


O schiþã a tubulaturii de test este prezentatã în figura 6.2 ºi de aicise poate calcula lungimea echivalentã a tubulaturii de test L :el

Valoarea lungimii echivalente se explicã prin aceea cã nu este oridicare verticalã semnificativã ºi sunt nouã coturi în tubulatura de test. Cu ovitezã a aerului de transport de 3,6 m/s lungimea echivalentã a coturilor dinfigura 6.4 este de aproape 1½ m de fiecare cot.

Tubulatura instalaþiei de dimensionat

O schiþã a tubulaturii instalaþiei de proiectat este datã în figura 78 ,iar lungimea echivalentã L , este:e2

Lungimea fizicã a instalaþiei este de 155 m ºi este lungimea cetrebuie utilizatã pentru evaluarea cãderii de presiune a aerului , dacãtubulatura ar avea acelaºi diametru ca ºi instalaþia de test. Neglijând efectul

coturilor ºi înlocuind lungimea 155 m în locul celei de 50 m din ecuaþia 6.4 , seobþine :

Cu alte cuvinte aceasta este de trei ori mai mare decât cea ainstalatiei de test , dar este nesemnificativa fata de valoarea de 1,6 bar adiferentei de presiune de transport. Cresterea caderii de presiune a aeruluide la 0,009 bar la 0,027 bar înseamna 0,018 bar mai putini pentru transportul

materialului. Aceastã pierdere de presiune trebuie scazutã din 1,6 bar ceea cedã 1,582 bar ºi aceasta este valoarea ce trebuie utilizatã în figura 81 pentrudeterminarea debitului de material pentru continuarea dimensionãrii. Pentruviteze mici ale transportului la presiune inalta aceste valori ale cãderii depresiune sunt nesemnificative , dar pentru distanþe lungi, viteze mari ,presiuni de transport mici aceste valori vor fi semnificative ºi trebuie luate înconsiderare .

Dimensionarea lungimii tubulaturii se poate face cu ajutorulecuatiei 6.10 :

m (6.7) () 642

11902501 =÷ ø öç

èæ×++=e L

m (6.8) () 199

2

1163521202 =÷ ø

öçè

æ×++=e L

bar mkN m N pa 027.0/72.2/2721 22 ===D (6.9)

(6.10)12.4199

648.12

2

112 ==×=

e

e p p

L

Lmm &&




Debitul de material de 4,12 tone/h pentru tublatura de testobtinut din figura 6.6 , este debitul de material care se poate transporta cuaceeasi cadere de presiune si debit de aer , daca tubulatura ar avea acelasi

diametru ca si tubulatura de test , neglijând efectul pierderilor de presiunedin tubulatura.

Verificarea condiþiei de transportSe face o verificare a noii valori a raportului de încarcare. Aceasta

trebuie facuta pentru a afla daca materialul poate fi transportat în fazadensa , fiindca pentru punctul de operare s-a pornit de la o viteza de intrarea aerului de 3.6m/s si de la un debit de aer de 0,025 kg/s.

Noul raport de încarcare va fi :

Din figura 80 se poate observa cã la valoarea raportului de încãrcare de 45, valoarea minimã a vitezei aerului de transport este de 4,5

m/s ceea ce nu corespunde pentru punctul iniþial de operare identificat înfigura 81.Noul punct de operare , de pe figura 81 , va trebui sã aibã o vitezã deintrare a aerului peste 4,5 m/s, adicã 1,2 X 4,5 = 5,4 m/s .

Având în vedere cã verificarea a dat greº , este necesarãlocalizarea unui nou punct de operare pe figura 6.6. Datoritã primelor calculeeste de sugerat ca valoarea vitezei de intrare a aerului , ce ar trebui încercatã, sã fie de 8 m/s , adicã punctul b pe figura 6.6.

Din figura 81 , noul debit de material este de 12 tone/h ºi noul debitde aer este de 0,052 kg/s. Deºi debitul de aer este cu mult mai mare , cãderea

de presiune de pe tubulaturã va fi totuºi foarte micã în comparaþie cu cãdereade presiune de transport ºi de aceea va putea fi neglijatã.Lungimea echivalentã a coturilor , din figura 79 este cu mult mai

mare , aceasta crescând pentru un cot de la 1,6 m la 6,1 m , pentru o creºterea vitezei de intrare a aerului de la 3,6 m/s la 8 m/s.

Lungimea echivalentã revizuitã a tubulaturii de test a crescut de la64 m la 105 m , iar pentru tubulatura de proiectat , pãstrând diametrul de 53mm , a crescut de la 199 m la 227 m. Cu aceste noi valori debitul de materialde 12 tone/h devine 5,55 tone/h , menþinând diametrul tubulaturii de 53 mm.Coeficientul de încãrcare va fi :

(6.11)

45025.06.3

12.4=

´=f

30052.06.3

55.5

==f



118www.almig.ro


Din figura 80 se observã cã pentru un coeficient de încãrcare 30 ,viteza minimã corespunzatoare a aerului de transport este 6,3 m/s , iar cu20% marjã de eroare , viteza de intrare a aerului trebuie sã fie de 7,6 m/s ,

faþã de 8 m/s cu care s-a început recalcularea , astfel încât calculele potcontinua.

Dimensionarea dupa diametruDimensionarea diametrului tubulaturii se face cu ajutorul ecuaþiei

6.12 , în funcþie de debitul de material ce trebuie transportat , dacã diametrultubulaturii este mãrit la o valoare datã. In acest caz valoarea debitului dematerial a fost specificatã ,70 tone/h ºi deci este nevoie sã se afle diametrulnecesar al tubulaturii.

Înlocuind datele în ecuatie se obtine :

Un diametru de 188 mm nu este o opþiune practicã ºi trebuiesc

luate în considerare ºi alte opþiuni posibile:1. Daca 70 tone/h nu este o valoare fixa, atunci poate fi luat înconsiderare un diametru de 150 mm. Utilizând ecuatia 6.12 rezulta un debitde material de 44 tone/h.

2. Dacã se ia în considerare un diametru de 200 mm debitul dematerial ce poate fi atins este de 79 tone/h.

3. Un debit de 70 tone/h poate fi atins cu un diametru de 150 mmdacã se utilizeazã o cãdere de presiune mai mare. La o cãdere de presiunemai mare , cimentul poate fi transportat cu un coeficent de încãrcare mai

mare ºi aceasta înseamnã cã se pot utiliza viteze de intrareale aerului mai

mici.4. Un debit de 70 tone/h poate fi atins cu un diametru de 200 mm cu

o valoare a caderii de presiune mai mica. Daca debitul de material este maimic ,coeficentul de încarcare va fi mic si poate exista riscul blocarii tubulaturii.

5. Este posibilã atingerea debitului de 70 tone/h cu o cãdere depresiune de 1,6 bar la un diametru de 150 mm dacã se face trecerea la 200mm mai în lungul tubulaturii.

Necesarul de aer

Se calculeaza debitul de aer si puterea necesara antrenariicompresorului fiind selectate presiunea de alimentare de 2 bar si diferenta depresiune intrare-iesire 1,6 bar .

5.0

1

212

úúûùêêëé×=

p

p

mmd d &

&m (6.12)

188

55.5

7053

5.0

2 =÷ ø

öçè

æ=d mm




Debitul de aer Debitul de aer va fi evaluat pentru 200 mm diametru tubulaturã ,

presupunând cã presiunea de transport este de 1,6 bar ºi o viteza de intrare a aerului de 8,0 m/s :

Acesta este debitul volumic de aer în condiþiile aerului liber, condiþiide referinþa pentru specificarea unui compresor .

Puterea necesarã antrenãrii compresoruluiO valoare aproximativa pentru calculul puterii de antrenare a

compresorului se obtine cu relatia 6.14:

7.7. Dimensionarea unei instalaþii de transport materialgrosier în fazã diluatã

Pentru acest studiu a fost ales un material care nu are capacitãþinaturale de transport în fazã densã ºi deci poate fi transportat în fazã diluatã într-un sistem convenþional de transport pneumatic. Sulfatul de magneziu areo mãrime a particulelor de 225 ìm ºi rãmâne foarte puþin în suspensie în aer. Densitatea materialului este de 1010 kg/m3 ºi densitatea particulelor este de

2350 kg/m3.Ca ºi la faza densã, viteza minima de transport a aerului pentrumaterial este un parametru foarte important de proiectar , dar spre deosebirede faza densã aceasta nu se modificã foarte mult cu variaþia coeficientului de încãrcare .

Materialul a fost transportat prin tubulatura din figura 82 , iar caracteristica de transport este prezentatã în figura 83. Au fost efectuate încercãri cu cãderea de presiune de 1,8 bar , cu un coeficient de încãrcaremaxim atins 10 , iar viteza minimã de transport a aerului pentru acestmaterial a fost de 14 m/s.

Transportul sulfatului de magneziu în faza diluataPentru a ilustra procesul de dimensionare a unui sistem de

transport în fazã diluatã este utilizat sulfatul de magneziu. Se determinã

1

11

2

0 23.2T

C pd V =&

3m /s3m /s (6.13)

647.0

288

0.83.261200.023.2

2

=´´

=

kW

p

pV P úû

ùêë

é=

3

40 ln203&

kW P 125

3101

3261ln647.0203 =úû

ù

êë

é

´

´=

(6.14)



120www.almig.ro


parametrii pentru un singur punct, dar se poate scala intreaga caracteristicãdacã este necesar.

Date de transport

O schiþa a tubulaturii de test folosite în acest studiu este prezentatã în figura 82. Tubulatura are 95 m lungime în plan orizontal , incorporeaza 9coturi la 90° cu un raport D/d = 12:1. Tubulatura a fost aprovizionatã dintr-unrezervor de înaltã presiune .

Figura 82. Schiþa tubulaturii

Figura 83. Caracteristica de transport a sulfatului de magneziu




Necesarul de transport

Pentru proiectarea unui sistem de transport al sulfatului de

magneziu pe o distanþa de 300 m cu un debit de 15 tone/h este indicat sã sefoloseascã o suflantã de transfer cu o suprapresiune de 1 bar. Se acceptã ocãdere de presiune de 0,85 bar pe traseu. Tubulatura are un total de 25 m deurcare verticalã ºi încorporeazã 7 coturi la 90°.

Figura 84. Lungimea echivalentã a coturilor

Capacitatea de transportCoturile joaca un rol important si în faza diluata si deci lungimea

echivalenta a acestora. Viteza minima a aerului de transport , pentru sulfatul

de magneziu în tubulatura din figura 7.1 , este de 14 m/s. Viteza de intrare aaerului de transport trebuie sa fie cu aproximativ 20 % mai mare decât cearecomandata , adica 17 m/s.

RezumatMaterial Sulfat de magneziuDimensiunea particulelor 225 pmDensitatea materialului ñ 1010 kg/m3b

Densitatea particulelor ñ 2350 kg/m3p

TubulaturaOrizontala h 300 mVerticala v 25 mCoturi b 7 X 90°Capacitatea



122www.almig.ro


Debitul de material m 40 tone/hp

Viteza minima a aerului C 14 m/smin

Aer de transport Suflanta

Presiunea de refulare p 1,0 bar suprapresiunePresiunea de intrare p 0,85 bar suprapresiunei

Cãderea de presiune Äp 0,85 bar Viteza de intrare C 1,2 X C = 17m/s1 min

De determinatDiametrul tubulaturii dDebitul de aer Va

Puterea necesara P

Procedura de dimensionarePentru început , þinând cont de presiunea ºi de debitul de aer cerut ,se stabileºte locaþia punctului echivalent de operare pe caracteristica detransport . Dimensionarea are loc în 2 etape. În prima etapã se face scalarea în funcþie de distanþã , aceasta include atât orientarea tubulaturii cât ºicoturile acesteia. În a doua etapã scalarea se face þinându-se cont dediametru. Trebuie stabilitã , de asemenea , valoarea cãderii de presiune .

Stabilirea punctului de operare de pe caracteristica detransport

Trebuie identificat punctul de operare de pe caracteristica detransport a tubulaturii de test din figura 83. Linia cãderii de presiune a fostaleasã ca fiind 0,85 bar. Viteza de intrare a aerului a fost determinatã ca fiind17 m/s , se poate calcula debitul de aer poate cu ajutorul ecuaþiei 7.1:

unde : m , debitul masic de aer (kg/s); p , presiunea aerului de intrare (185a 12

kN/m abs); d , diametrul tubulaturii (0.105 m); C , viteza de intrare a aerului1

de transport (17m/s) ºi T temperatura aerului de intrare (288 K (15°C)).1

Înlocuind datele în relaþie , se obþine m = 0,330 kg/sa

Acest punct de operare este localizat în figura 7.2 ca find punctul (a) si se observa ca este cu 20 % mai mare decât limita de transport.

Caderea de presiune a aeruluiValoarea de cãderii de presiune a aerului pe tubulaturã , Äp , poatea

fi determinatã cu ajutorul relaþiei 7.2:

1

1

2

174.2

T

C d pma=& kg/s (7.1)

úúû

ù

êêë

é-÷÷ ø

öççè

æ

´+=D 0.1

10

34.10.1

5.0

54

2

d

m p

a

a

&y (7.2)




unde:

Tubulatura de testLuând în calcul coeficientul de frecare al tubulaturii f = 0,0045 ,lungimea tubulaturii de test L = 95 m , diametrul d = 0,105m ºi coeficentul depierdere al coturilor k = 0,2 pentru fiecare din cele 9 coturi , din relaþia 7.3rezultã :

Înlocuind valorile , debitul de aer de 0,330 kg/s si diametrul 0,105m în relatia 7.2 rezulta:

Din aceasta se poate vedea ca , caderea de presiune este foartesemnificativa pentru faza diluata de curgere. Aceasta valoare a caderii depresiune este introdusa în caracteristica de transport din figura 7.2. O cadereconstanta de presiune de 0,103 bar , va intersecta axa orizontala la o valoarea debitului de aer de 0,330 kg/s. Acest lucru înseamna ca în acest punct deoperare doar diferenta de presiune 0,850-0,103=0,747 bar este utilizatapentru transportul materialului. Aceasta valoare va scadea cu cresterealungimii tubulaturii.

Tubulatura cu diametrul de 105 mmLungimea tubulaturii instalaþiei este de 325 m ºi aceastã lungime

trebuie sã fie luatã în considerare la evaluarea cãderii de presiune pentruinstalaþia care are acelaºi diametru ca ºi tubulatura de test. Luând ca valori decalcul pentru : coeficientul de frecare f =0.0045, lungimea L=325 , diametruld=0,105m ºi coeficientul de pierdere de 0,2 pentru fiecare din cele 7 coturi de90 grade rezultã:

Înlocuind aceastã valoare, debitul de aer de 0,330 kg/s ºi diametrulde 0,105 m în ecuaþia 7.2 rezultã :

Punctul initinal de pe caracteristica de transport a fost ales la ocadere de presiune de 0,85 bar (punctul a). Pe tubulatura caderea depresiune este de 0,139 bar , dar pentru instalatia de test este de 0,103 bar ceea ce reprezinta o crestere de 0,036 bar a caderii de presiune. Punctul deoperare din figura 7.2 trebuie sa fie modificat , noul punct ( b) fiind la opresiune de 0,814 bar.

(7.3)()å+= k d fL /4y

()1.182.09105.0

950045.04=+

´´=y

103.0=Da p

bar

()1.572.07105.0

3250045.04

=+

´´

=y

a pD=0,298 bar



124www.almig.ro


Lungimea echivalentaLungimea echivalentã a tubulaturii pentru transportul materialului

are ca valoare de referinþã lungimea tubulaturii pe orizontalã. La aceasta se

adaugã lungimea echivalentã a tubulaturilor verticale ºi a coturilor existentepe traseu:

unde h este lungimea secþiunilor orizontale ale tubulaturii; v lungimea totalã asecþiunilor verticale; N numãrul total de coturi ºi b lungimea echivalentã afiecãrui cot.

Tubulatura de test

Din figura 82 se poate vedea cã lungimea echivalentã a tubulaturii ,L este:e1

L = 95 + (2 X 0) + (9 X 20) = 275 me1

Tubulatura de test nu prezinta ridicare semnificativa siincorporeaza 9 coturi . Cu o viteza a aerului de intrare de 17 m/s lungimeaechivalenta a coturilor , din figura 7.3, este de 20 m pentru fiecare cot. Sepoate observa din aceasta ca , coturile au un efect important în transportulpneumatic în faza diluata.

Tubulatura instalatieiLungimea echivalentã a tubulaturii, Le2, cu 300 m orizontali , 25 m

verticali ºi 7 coturi la 90° este:Le2 = 300 + (2 X 25) + (7 X 20) = 490 mDatele tubulaturii de test pot fi acum folosite pentru dimensionarea

tubulaturii instalaþiei dorite , în prima etapã determinându-se lungimeaechivalentã ºi în a doua diametrul .

Calculul lungimii tubulaturiiModul de calcul pentru lungime este dat de relatia 7.5:

Cu lungimile echivalente mai sus determinat, cu debitul de materialpentru tubulatura de test de 5,65 s-a obtinut pentru punctul de operare undebit de material de 3,17 tone/h , pentru aceeasi cadere de presiune a aeruluisi acelasi debit de aer, în cazul în care tubulatura are acelasi diametru ca situbulatura de test.

Le=h+2v+Nb (7.4)

2112 / ee p p L Lmm =

17.3490/27565.52 == pm

tone/h

tone/h(7.5)




Calculul diametruluiDiametrul este dat de relatia 7.6:

Înlocuind debitul de 3,17 tone/h rezultã:

m =3,17x(250/105)2 = 18 tone/hp2

Se observa ca debitul obtinut este mai mare decât debitul cerut (15

tone/h), daca se reduce diametrul la 200 mm se obtine mai putin ,însa , ar finecesara o suprapresiune mai mare de 1 bar .

Cu o suprapresiune de intrare de 0,85 bar se poate opta pentru otubulaturã în trepte ,cu mici modificãri ale performanþelor. Tubulatura în treptear fi necesarã doar dacã trebuie redus efectul de eroziune al particulelor materialului.

Necesarul de aer Se calculeaza debitul de aer liber si o putere aproximativa de

antrenare a suflantei pentru suprapresiunea de livrare a aerului de 0,85 bar.

Debitul de aer Debitului de aer va fi evaluat pentru o tubulaturã cu diametrul de

250 mm , presupunând cã presiunea de livrare a aerului va fi de 0,85 bar.

Puterea necesaraO valoare aproximativã pentru puterea de antrenare a suflantei se

poate calcula cu formula :

(7.6)

2

1

212 úûùêëé= d d mm p p &&

(7.7)

sm

T

C pd V /23.2 3

1

11

2

0=&

smV /522.1

288

17185250.023.2 3

2

0 =´

=&

kW

p

pV P úû

ùêë

é=

3

40 ln203&

190100185ln522.1203 =úûùêëé= P

(7.8)



126www.almig.ro


Costurile specificeTransportul pneumatic , în particular transportul în fazã diluatã ,

necesitã un consum ridicat de energie. Când se selecteazã un sistem de

transport , este luat în considerare costul transportului materialului . Având valoarea aproximativã a puterii de antrenare a suflantei se pot evaluacosturile transportului.

Daca costul unitatii de electricitate este de 0,10 €/hWh , costulspecific pe tona de material transportat poate fi evaluat dupa cum urmeaza:

Cost Specific = 190 KW x (h/18 tone) x (0,10€/kwh) =1,06 € / tonatransportatã.

Coeficientul de încarcare Acesta este deseori cotat ca referinta si valoarea lui este :

Ö=18/3,6*1,87=2,7

Dupa cum se poate observa aceasta este o faza foarte diluata ,tipica sistemelor de transport la mare distanta si presiune joasa specificeacestui tip de material.




CAPITOLUL VIII - COMPRESOARE DE MEDIE ªI ÎNALTÃPRESIUNE

APLICATII INDUSTRIALE10-420 BAR

8.1. Agentul de comprimatCompresoarele Sauer Compressors pot fi folosite pentru

comprimarea aerului ºi a altor gaze, dupã cum urmeazã. Pentru aer ºi altegaze standard se pot folosi compresoare standard. Pentru gaze explozive ºigaze nobile se pot folosi doar compresoare etanºe la gaze. Pentru acestecompresoare, rata de pierdere acceptatã a compresoarelor Sauer etanºe lagaze este de QL stat = 0.05 mbar. litri/s pentru condiþii de operare staþionare,ºi de QL dyn = 0.1 mbar. litri/s. Pentru condiþii de operare mobile.

Gaze inerteGazele inerte se mai numesc si gaze nobile. Aceste gaze mai sunt

cunoscute si ca Grupul Zero si includ:Heliu (He)Neon (Ne) Argon (Ar)Krypton (Kr)

Azot (N2) Aceste gaze nu reacþioneazã cu alte elemente ºi sunt, decinetoxice ºi sigure, realizând rareori legãturi cu alte elemente. Nonreactivitatea lor le dã ºi denumirea de gaze inerte, ideale pentru formarea de“pãturi” de gaze pentru crearea unei atmosfere inerte.

Gaze uºoare: heliu ºi hidrogenHeliul ºi hidrogenul sunt gaze mult mai uºoare ca aerul, iar rata de

pierdere de gaz în compresor, pe la supape ºi segmenþi, este mult mai mare.

Astfel, debitul livrat va fi mai mic decât cel normal pentru un compresor standard de aer.

Gaze inflamabile & explozive

Gazele inflamabile se aprind, producând explozie. Gazele toxicepot dãuna sãnãtãþii ochilor, plãmânilor, pielii iar alte gaze sunt valoroase ºideci scumpe. Se vor folosi doar compresoare J.P. Sauer & Sohn 'pentruurmãtoarele gaze inflamabile ºi explozive:

Gaz naturalBiogaz (metan)Hidrogen Aceste gaze sunt periculoase si trebuie tratate cu grija maxima



128www.almig.ro


8.2. Aer de pornire pentru motoare diesel de mare capacitateCompresorul comprima aerul la 30-40 de bar. Aerul este stocat într-

unul sau mai mulre rezervoare de aer. Distributia aerului comprimat în cilindrise realizeaza prin intermediul unei asa numite stele de comanda. Astfel suntantrenate pistoanele.

A doua posibilitate este pornirea prin intermediul unor startere cuaer comprimat, pentru motoare mai mici.

8.3. Tehnicã de procedurãCentrale cu aburi În centralele cu aburi, compresoarele de înalta presiune sunt

folosite la suflarea negrului de fum. Acest procedeu este necesar acolo unde

reziduurile din arderi murdaresc cazanele. Procedeul se foloseste cel maides în instalatiile de ardere a gunoaielor, care sunt folosite în paralel cacentrale termice.

Aer pentru obtinerea vopselelor Procedeul de oxidare se desfãºoarã în þevi, în care agentul este

antrenat de un melc, sub presiune ºi la temperaturã ridicatã. Dintr-un silozeste pulverizat reactorul de oxidare oxid de plumb. Prin amestecareareactorilor cu aerul comprimat (16-20 bar) ºi cu cãldura, procedeul de oxidare

se poate desfãºura de 6-8 ori mai rapid decât prin metodele tradiþionale.Producerea unei ºarje dureazã cca. 23 de ore.

Fabricarea de placi aglomerateO altã aplicaþie a aerului comprimat este folosirea sa în presele

utilizate la producerea de plãci aglomerate. Pentru ca straturile plãcilor sãse lege cu rãºina de melaminã, se folosesc prese acþionate pneumatic, lapresiuni de 200-300 bar.

Autoclave În autclavele cu aer cald, încãlzite cu gaz sau cu curent electric, se

lipesc sau se sudeazã elemente, cu ajutorul aerului comprimat (20-30 bar). Aerul comprimat trebuie sã fie uscat ºi fãrã ulei, dat fiind cã, în autoclave,predominã temperaturile de cca. 500°C. Din acest motiv, depunerile de uleitrebuie sã fie neapãrat evitate. Aceste autoclave sunt folosite în industriaaeronauticã ºi aerospaþialã, sau de producãtorii de autovehicule, care lefolosesc pentru a produce componente speciale pentru maºinile de curse.

Siderurgie

În instalatiile de laminare la cald sunt necesare compresoare de înalta presiune cu debite între 400 si 1000 de l/min, la o presiune de 250 bar.Compresoarele servesc la ridicarea presiunii într-un rezervor de apa. Apa




sub presiune este apoi folosita la precuratarea tunderului înainte delaminare.

Laser Cutting

La instalaþiile de tãiere a plãcilor ºi formelor de metal în industriamodernã se folosesc utilaje cu laser. Aceste utilaje de tãiere cu laser necesitãun mediu inert, pentru a realiza o tãiere precisã ºi muchii drepte. Pentru caatmosfera din jurul laserului sã fie purã, se foloseºte un strat de protecþie deazot. Se foloseºte, în funcþie de tipul ºi calitatea metalelor, azot cu un grad depuritate de 95% - 99,9999%. Întreaga instalaþie folositã este compusã dintr-un compresor cu ºurub, un uscãtor (în funcþie de necesitãþi) un sistem deproducere a azotului PSA sau cu membranã, rezervor intermediar, booster pentru azot ºi rezervor de înaltã presiune.

Presiunea necesara în instalatia de taiere este de cca. 8-10 bar. Azotul este însa stocat la 40 bar sau la 350 bar, pentru a garanta o alimentarerapida a instalatiei.

8.4. Tehnicã de testareIndustria automobilelor În industria automobilelor se folosesc diverse variante de

compresoare, pentru testarea componentelor. Furtunurile de frâna sisistemele ABS sunt testate cu presiuni de 250-350 bar. Compresoarele maisunt folosite pe bancurile de testare a sistemelor de frânare. Compresoarele

de înalta presiune sunt folosite si la realizarea testelor de impact.

Testarea conductelor Pentru verificarea conductelor, numite ºi pipelines, se folosesc

printre altele compresoare cu debite mari ºi presiuni între 20 ºi 70 bar. Testarea recipientelor sub presiunePentru domeniul construcþiei de aparataje în tehnica frigului, este

prevãzut ca recipientele care conþin agent frigorigfic sã fie testate cu aer

comprimat. Pentru aceasta se folosesc compresoare cu debite mai mici, decca. 300-600 l/min la 60-70 bar. De asemenea, toate recipientele de gaz sauextinctoarele sunt testate la înaltã presiune. În aceste cazuri se pot folosichiar ºi presiuni de pânã la 350 bar.

Armaturi / supapePentru testarea armãturilor ºi supapelor se folosesc compresoare

cu presiuni între 60 ºi 420 bar. În multe cazuri, aerul trebuie tratat ºi trebuie sãse garanteze o alimentare cu aer comprimat 24 de ore din 24.

8.5. Tehnica materialelor plasticeUtilaje de formare a maselor plasticeMulte produse din industria actuala sunt fabricate din materiale



130www.almig.ro


sintetice, datorita avantajelor pe care le prezinta acestea din punct de vedereal procedeului de fabricatiei, al duratei de viata si al costurilor. Pentru aceastase realizeaza multe forme diferite cu ajutorul utilajelor de format materiale

plastice. În procedeul de productie este nevoie de înalta presiune de 350 bar si de caldura.Foliile de material sintetic cu grosime de 1 mm sunt introduse

automat în maºina propriu-zisã de format. Într-un clopot de presiune, prin înalta presiune ºi prin încãlzire, folia este presatã în forma necesarã. Prinacest procedeu sunt posibile ºtanþãri deosebit de precise pentru diferiteforme ale materialului plastic. Prelucrarea continuã prin gãurire ºi tãiereacontururilor.

Procedeul folosit pâna acum, de obtinere a formelor din materialsintetic prin deformare hidraulica, procedeu prin care formele de silicon erau

presate prin intermediul uleiului sub presiune, nu atinge nici pe departecalitatea obtinuta prin metoda izostatica. Exemple de produse din materialplastic sunt întrerupatoarele iluminate, diferitele elemente de comanda aleautoturismelor precum si carcasele telefoanelor mobile si alte tipuri decarcase. Multe firme si-au protejat procesele de obtinere a formelor demateriale plastice prin patente.

PETRecipientele PET sunt suflate cu ajutorul aerului comprimat tratat

cu 16 pâna la 40 bar. Înainte de suflare, materialul este încalzit, urmând caapoi sa fie presat în forme cu ajutorul înaltei presiuni.

Procedeul de injecþie cu gazProcedeul de injecþie cu gaz se foloseºte pentru fabricarea de

produse din material plastic. Produsele pot fi bare de protecþie, îmbrãcãminþide portiere pentru autoturisme, carcase de telefoane, carcase de ecrane. Caagent în acest domeniu se foloseºte azotul, pentru a se evita oxidareaplasticului. Acest procedeu permite obþinerea unor forme mai bine definite.

Forma este legatã prin intermediul mai multor conducte mici la o„unitate de distribuþie” comandatã prin calculator. Aceastã unitate introduce

în formã cantitãþi de azot definite exact. Astfel se realizeazã presiuni diferite în diferitele puncte ale formei, obþinându-se o formã bine definitã aprodusului.

Se diferentiaza doua procese diferite:a) Un proces regleazã cantitatea de azot.b) Un proces regleazã presiunea.

Cel mai des este folosit procesul de reglare a presiunii. Când

necesarul este mic, firmele produc azotul prin intermediul unui generator detip PSA (Pressure Swing Adsorption).

În caz de necesar mai mare de azot, acesta este achizitionat în




forma lichida si este apoi transformat în forma gazoasa (presiune de iesire de5-7 bar). Compresorul aspira gazul si îl comprima pâna la 350 bar, în functiede aplicatie. Gazul comprimat este stocat în rezervoare de înalta presiune,

pentru o adaptare constanta la necesar. Dat fiind ca azotul nu este un gazagresiv, periculos, dupa utilizare, el este eliberat în atmosfera.

8.6. Recuperarea gazuluiCompresoarele de înaltã presiune Sauer sunt folosite în

urmãtoarele domenii:

Recuperarea heliuluiDate fiind proprietãþile sale deosebite, heliul este folosit în

cercetare ºi tehnicã. În multe universitãþi care fac cercetãri la temperaturi joase, heliul este un agent foarte rãspândit. Dat fiind cã heliul este un gazfoarte scump, el este folosit în circuit închis. Astfel, dupã ce este comprimat la200 bar în compresor, heliul este din nou introdus în circuit.

Instalatii de recuperare a heliului / azotuluiO altã aplicaþie este tratarea la cald cu vid, de exemplu pentru

cãlirea oþelurilor ºi fontelor cu gaz sub presiune, heliu sau azot.Compresoarele umple un rezervor de 5000 l la 40 bar, pentru a eliber adeodatã o cantitate mare de heliu în camera de cãlire. În camera de cãlire

este nevoie de o suprapresiune de 20 bar. Dupã terminarea procesului, gazuldin camera de cãlire este aspirat din nou ºi comprimat de compresor, astfel încât sã fie din nou disponibil pentru un nou proces.

8.7. Stocarea de gazUmplerea de recipiente de heliu, argon sau azot

Gazele tehnice au roluri decisive în multe procese industriale. Aceste gaze sunt comprimate ºi distribuite în formã comprimatã (200-300

bar). La ora actualã, umplerea cea mai rentabilã se realizeazã în formãlichidã. Gazul este transportat în stare lichidã, la o presiune de 20-30 bar, ºistocat în rezervoare de stocare cu ajutorul unor pompe. Cu ajutorul uneipompe cu un debit de 500 m3/h, ºi o putere de 11 kW, gazul lichefiat esteantrenat prin conducte în recipiente, unde, datoritã temperaturii înconjurãtoare, se încãlzeºte ºi trece în formã gazoasã. Existã trei situaþii încare pomparea în stare lichidã nu este realizatã:

1. Heliu: pomparea în stare lichidã este imposibilã din motive pur fizice.

2. Aer: datoritã pompei deosebit de scumpe, amortizarea estedeosebit de lungã

3. Pentru cantitãþi mici.



132www.almig.ro


8.8. Distribuþia de curent electric În distribuþia curentului electric existã douã domenii de utilizare

pentru compresoarele de înaltã presiune. Pe de o parte, aerul comprimateste folosit la acþionarea întrerupãtoarelor electronice pneumatice, ºi lastingerea arcurilor electrice ale acestor întrerupãtoare. Pentru acþionarea întrerupãtoarelor electronice se folosesc conform DIN ISO 43.690compresoare de înaltã presiune redundante, pentru obþinerea de aer comprimat de 40 de bar. O a treia aplicaþie este izolarea acestor întrerupãtoare, prin împiedicarea problemelor cauzate de umiditate.

8.9. Centrale hidroelectriceCompresoarele de medie ºi înaltã presiune sunt folosite în diferite

scopuri în centralele hidroelectrice. În funcþie de tipurile de hidrocentrale,presiunile necesare diferã. Se diferenþiazã sisteme la 30 bar, 40-44 bar ºi 60-80 bar.

Aerul comprimat este folosit la suflarea apei din turbine ºi dinpompe, pentru a se asigura o pornire a acestora cât se poate de lipsitã depierderi ºi fãrã sarcinã.

De asemenea, aerul comprimat este folosit la reglarea palelor turbinelor. Dispozitivele de reglar e sunt hidraulice. Pentru a se crea opresiune suficientã, în rezervorul hidraulic se comprimã aer cu ajutorul

compresoarelor de înaltã presiune (ridicarea presiunii)Compresoarele mai sunt folosite pentru obtinerea de aer de lucru,de aer de comanda (electrovane) si aer de frâna (cilindri de frâna actionatipneumatic).

8.9. Hidraulica apei potabile În instalatiile mari de apa potabila / statiile de producere a apei

potabile, ridicarea presiunii se realizeaza prin intermediul unor cazane caresunt umplute cu apa potabila si cu aer comprimat. Prin intermediul unuisistem costisitor de reglare, cu aerul comprimat la 40 bar se aduce apapotabila la presiunea necesara. Alte aplicatii în domeniul producerii apeipotabile sunt curatarea filtrelor de pietris cu ajutorul aerului comprimat. Deregula pentru ambele aplicatii, necesarul de presiune este de sub 30 bar.




B I B L I O G R A F I E

1. Mills, David., Pneumatic conveying design guide. Second edition.Elsevier. 20042. Idelcsik, I.E., Îndrumãtor pentru calculul rezistenþelor hidraulice,

Editura tehnicã, Bucureºti, 19843. Laza, I., º.a., Echipamente ºi instalaþii termoenergetice. Note de

curs pentru manageri energetici, Editura Orizonturi Universitare, Timiºoara,2004

4. Laza, I., º.a., Utilizarea eficientã a energiei. Note de curs pentrumanageri energetici, Editura Orizonturi Universitare, Timiºoara, 2004

5. Nagi, M., Laza,I., Lelea, D., Utilaje termice. Probleme,Universitatea Tehnicã Timiºoara, 1999



134www.almig.ro





Anexa 1. Datele fizice ºi compoziþia aerului uscat ºi pur Prima parte

CONSTANTE FIZICE:Punctul de fierbere 78,8 K

Presiune criticã 37.66 Bari

Temperaturã criticã 132.52 K

Densitate 1.225 Kg/m³

Viscozitate dinamicã 17.89 x 10-6

Pa x sViscozitate cinematicã 14.61 x 10-6 M2/s

Punct de congelare 57-61 K

Constanta gazelor 287.1 J/(kg x K)

Masa molecularã 28.964

Cãldurã specificã la presiune constantã 1.004 Kj/(kg x K)

Viteza sunetului 340.29 M/s

Conductibilitate termicã 0.025 W/(m x K)



136www.almig.ro


Anexa 1. Datele fizice ºi compoziþia aerului uscat ºi pur Partea a 2-a

COMPOZITIE

Componente Volum în procente Masã în procente N2 78.084 75.520

O2 20.947 6 23.142

Ar 0.934 1.288

CO2 0.031 4 0.047 7

Ne 0.001 818 0.001 267

He 0.000 524 0.000 072 4

Kr 0.000 114 0.000 330

Xe 0.000 008 7 0.000 039

H2 0.000 05 0.000 003

CH4 0.000 2 0.000 1

N2O 0.000 05 0.000 08

0.000 007 - vara 0.000 01

O30.000 002 - iarna 0.000 003

SO2 0.000 1 0.000 2

NO2 0.000 002 0.000 003

NH3 0 - în urme 0 - în urme

CO 0 - în urme 0 - în urme

L2 0.000 001 0.000 009




Anexa 2. Determinarea cantitãþii aerului comprimatprin metoda de calcul tabelar

Anexa 3. Consumul de aer caracteristic ºi presiunea necesarãpentru uneltele pneumatice



138www.almig.ro


Anexa 4. Consumul de aer al cilindrilor pneumatici înunitate de mãsurã de 6,0 bari l/cursã piston

Anexa 5. Consumul de aer al duzelor în unitate

de mãsurã de 6,0 bari l/min.




3Umiditate g/m

Anexa 6. Diagrama punctului de rouã al aerului comprimat

Temperatura aerului

Presiune aer bar



140www.almig.ro


Anexa 7. Instalaþii propuse pentru uscarea ºifiltrarea aerului comprimat




1. numai fãrã rezervor de aer 3. numai pentru aer inspirat (uman)4. numai pentru filtrare localã 5. la aer plin de praf



Anexa 8. Lungimea echivalenta a fitingurilor

142www.almig.ro




Anexa 9. Scãdere de presiune pe reþea în funcþie de lungimeaºi diametrul conductei Scãdere de presiune de 0,05 bari la 6 bari

presiune de reþea

?Lungimea þevii = lungimea mãsuratã a þevii + lungimea echivalentã l elementelor Observaþie: Î n cazul conductei în circuit se ia în considerare doar jumãtate din

lungimea þevii ºi din cantitatea de aer

Anexa 9. Scãdere de presiune pe reþea în funcþie de lungimeaºi diametrul conductei Scãdere de presiune de 0,1 bari la 6 baripresiune de reþea

?Lungimea þevii = lungimea mãsuratã a þevii + lungimea echivalentã l elementelor Observaþie: Î n cazul conductei în circuit se ia în considerare doar jumãtate dinlungimea þevii ºi din cantitatea de aer




144www.almig.ro


Anexa 9. Scãdere de presiune pe reþea în funcþie de lungimeaºi diametrul conductei Scãdere de presiune de 0,5 bari la 6 bar

presiune de reþea

Manual+Tehnic+de+Aer+Comprimat

Documents

Transcript of Manual+Tehnic+de+Aer+Comprimat