Proiect

Ecotehnologie si Depoluare

6.1. Introducerea diagramei flux a traseului tehnologic

Pentru o proiectare corespunzatoare se pleaca intotdeauna de la rolul functional al produsului care trebuie sa fie intr-o armonie cu mediul si sa aibe un impact cat mai mic asupra sa. Pentru a putea proiecta procesul ecotehnologic cu toate datele necesare esteutila cunoasterea mai intai a traseului tehnologic corespunzator procesului ce se vrea realizat. O schema de principiu pentru o diagrama flux a procesului tehnologic de realizare a unui produs se prezinta in figura urmatoare. Pentru a putea calcula coeficientul de poluare, pentru a determina gradul optim de reducere a poluarii si pentru a putea intocmi traseul ecotehnologic trebuie cunoscute etapele si momentele in care se produce impactul de mediu. Acestea vor fi marcate cu asterisc (*) in toate schemele folosite in continuare.In continuare se prezinta diagrama flux in figura 6.1.

Principalele etape in proiectarea procesului tehnologic sunt:1.Stabilirea rolului functional al produsuluiCunoasterea rolului functional al piesei este prima etapa in proiectarea oricarui proces tehnologic de realizare a piesei respective. Rolul functional al piesei este dat de rolul functional al fiecarei suprafete ce delimiteaza piesa in spatiu.2.Alegerea materialului optim pentru confectionarea produsuluiCalitatea materialului folosit la realizarea piesei, impreuna cu conceptia de proiectare si tehnologia de fabricare, determina nivelul performantelor tehnico-economice pe care piesa le poate atinge. Alegerea unui material optim pentru piesa este o problema deosebit de complexa ce trebuie rezolvata de proiectant.

Coeficientul de poluare la preparare ,se calculeaza cu relatia:

In care : este cantitatea de minereu concentrat prin preparare de minereu primar; este cantitatea de materiale ce polueaza atmosfera;

Materialul piesei flansa este OLC 45 STAS 2300-88.Otelurile carbon de calitate sunt oteluri nealiate, obtinute printr-o elaborare ingrijita si cu un grad de purificare chimica ridicat. La aceste oteluri se garanteaza atat compozitia chimica cat si caracteristicile mecanica. Ele se folosesc in mod obisnuit tratate termic prin cementare sau imbunatatire, in constructii mecanice supuse la solicitari mari.

4. Stabilirea fluxului tehnologic de realizare a piesei.Laminare.Folosirea semifabricatelor sub forma de bare laminate este indicata in cazul productiei de unicate si serie mica.Semifabricatele sub forma de bare laminate se pot folosi si in cadrul productiei de serie si masa, in special pentru piese din clasa arborilor, atunci cand diferenta intre treptele arborilor este mica.

Laminare Suprafata SkDimensiunea suprafetei pieseiAdaos total de prelucrareDimensiunea suprafetei semifabricatului

S11452.5150

S277481

Diagrama flux.Pentru a putea proiecta traseul ecotehnologic cu toate datele necesare este utila cunoasterea mai intai a traseului tehnologic corespunzator procesului ce se vrea realizat. O schema de principiu pentru o diagrama flux a procesului tehnologic de realizare a unui produs se prezinta in figura. Pentru a putea calcula coeficientul de poluare, pentru a determina gradul optim de reducerea poluarii si pentru a putea intocmi traseul echotehnologic trebuie cunoscute etapele si momentele in care se produce impactul de mediu. Acestea vor fi marcate cu un asterisc(*) in toate schemele folosite in continuare.

Controlul proiectarii*Aprovizionare materii primeMaterii prime necesare*Elaborare materiale*Receptie materii primeReceptie semifabricat*Curatire semifabricat*Executie semifabricatProdus*Control*Controlul fabricatiei*Prelucrari mecanice*Controlul produsului neconformStocare*Inspectii si incercari*Manipulare, depozitare, ambalare si livrare*Service in garantie*Echipamente de manipulare, ambalare si livrare*Rebut nerecuperabil*DeseuPrimirea comenziiAnaliza contractului*Scoatere din uz*Deseu

5. Stabilirea surselor de poluareFenomenul de aparitie a unor factori perturbatori ai mediului si de producere a dezechilibrelor ecologice a fost denumit poluare (de la verbul latin polluo-ere = a murdari, a degrada). Poluant este socotit orice factor natural sau produs de om, care provoaca disconfort, sau are actiune toxica asupra organismelor si/sau degradeaza componentele abiotice ale mediului, producand dezechilibre ecologice. In prezent, poluarea este o problema internationala a omenirii, deoarece poluantii au atins valori mari, perturbatiile sunt puternice si transfrontiere.1. Poluarea aeruluiPoluarea aerului reprezinta orice contaminare artificiala a atmosferei care dauneaza mediului ambiant.Atmosfera de astazi a Pamantului contine molecule diatomice de azot (nitrogen) (N2) in proportie de aproape 4/5 (78,2%), molecule diatomice de oxigen (O2) (20,5%), argon (Ar) (0,92%), dioxid de carbon (CO2) (0,03%), ozon sau oxigen triatomic (O3) si alte gaze, praf, fum, alte particule in suspensie, etc.Autoturismele constituie astazi sursa principala de poluare a aerului. Poluantii emisi in gazele de esapament sunt: CO, NOx, SO2, hidrocarburi nearse, aldehide, oxizi de plumb in cazul arderii benzinei reformate cu plumb tetraetil. Astfel substantele rezultate din arderea unui kilogram de carburnt (benzina, sau motorina) sunt urmatoarele:PoluantEmisia din benzina (g)Emisia din motorina (g)

CO46521

NOx2327

RH nearse1613

SO20,87,8

aldehide0,90,8

Substantele poluante rezultate prin arderea 1kg de carburant

2. Poluarea soluluiSolul este un amestec de materie din plante, minerale i animale care se formeaz ntr-un proces foarte lung, poate dura mii de ani. El este necesar pentru creterea majoritii plantelor i esenial pentru toat producia agricol. n orice ecosistem care cuprinde i solul (abiotic), solul are 2 funcii eseniale: depozitar i furnizor de elemente nutritive i ap i recipient i transformator de reziduri i deeuri; deci avnd rolul de reglator al ecosistemului i de purificator al mediului nconjurtor. Poluarea solului este acumularea de compui chimici toxici, sruri, patogeni (organisme care provoac boli), sau materiale radioactive care pot afecta viaa plantelor i animalelor.Contaminarea cu microorganisme (virusi, microbi etc.) prin aer, sau din apa, de pe suprafata solului poate provoca imbolnaviri chiar in masa. Poluantii pot fi: pesticide petrol, titei, gaze metale grele (Zn, Pb, Cd, Hg) izotropi radioactivi caldura factori biologici germeni patogeni

3. Poluarea apeiEfectele poluarii resurselor de apa sunt complexe si variate, in functie de natura si concentratia substantelor impurificatoare. Rezolvarea acestor probleme ridicate de poluarea apei se realizeaza prin tratare, prin care se asigura conditiile necesare pentru consum.

Indicatori de calitate avizatiConcentratie avizata (mg/l)Concentratie medie masurata (mg/l)Concentratie maxima masurata (mg/l)Cauzele poluarii

12345

CB051572,872,8-deficiente contructive la tratare biologica

-statie subdimensionala

-functionare defectuoasa a retelei de canalizare

Suspensii254848

CO-Mn257979

Reziduu fix1200695695

H2S+sulfuri0,11,51,5

Extractabile51212

Fenoli0,020,00310,0031

P tot.0,13,0563,056

Azotati352,262,26

Azotiti30,1160,116

Amoniu337,4937,49

Cianuri0,010,01080,0108

PH6,5-8,57,67,6

Principalele surse de poluare a apelor din Romania

6.Stabilirea naturii substantelor poluante1. Poluarea aeruluiSubstantaAer nepoluantPrag de poluare (ppm)

CO10-1525

NO0-0,50,5

NO20-0,10,1

Oxidanti0-0,150,15

Hidrocarburi0-22

SO20-0.120,2

Fluoruri0-0,040,08

H2S0-0,0050,9

Pb 0-1030 mg/m3

Substante poluante in atmosfera

2. Poluarea soluluiNr.crt. Tipul PoluantuluiConcentratia normala [ppm]Limita maxim admisa [ppm]Limita de interventie [ppm]

1Arseniu52050

2Cadmiu1310

3Crom30100400

4Mercur0,1210

5Plumb201001000

6Seleniu1310

7Stiblu250300

8Fluor50200750

9Cianuri110100

10Benzen0,010,55

11Toluen0,05330

12Fenoli0,02110

13Fluoranten0,110100

14Piren0,110100

15Clorbenzen0,05110

16Clorfenoli0,010,55

17Compusi aromatici0,05110

18Naftalen0,1550

19Reziduuri petroliere10010005000

Substante care polueaza solul si concentratii ale acestora3. Poluarea apei Nr. Crt.PoluantCocserieAglomerareFurnalLaminareForjeAcopeririTurnatorie

1Total azotXXX

2Total fosforXXXX

3Cd si compusiiXXXXXX

4Cr si compusiiXXXX

5Co si compusiiXXX

6As si compusii X

7Hg si compusiiXXX

8Ni si compusiiXXX

9Pb si compusiiXXXXXX

10Zn si compusiiXXXXXX

11Sn si compusiiXXXXXX

12Compusii organici halogenatiXXXXXX

13FenoliXX

14Hidrocarburi: aromatice, policromaticeXXXXXXX

15Carbon organic XXXXXXX

16CloruriXXXXXX

17Cianuri XXXXX

18FloruriXXXXXX

Poluantii relevanti pentru pentru emisia in apa

7.Calculul coeficientilor de poluare pe etapen urma aplicrii acestui criteriu a rezultat ca piesa luat n studiu este recomandabil s fie confecionat din oel tip OLC 45.Mpiesa semifabricat=251,5 KgMpiesa finita= 250 kgCantitatea de material pierduta prin prelucrari mecanice a fost de 1,5kg.1.Aprovizionare materii prime:Transportul se realizeaz cu vehicule de mare tonaj.Compuii chimici ai benzinei produc poluarea aerului:Cd=0,0001 kg/t ;CO=9,5 kg/t ;NH=0,0005 kg/t; Nox=1,35 kg/t.Total =10,8506 kg/t emisii.Cpta=10,8506 250=2712,65 kg/t emisii2.Elaborare materialIn general, pentru obtinerea unui material se porneste de la minereul corespunzator care mai intai se supune unor operatii de preparare care, in general se fac dupa o schema de principiu. Se pare asadar ca in afara de prima si ultima etapa de preparare, toate celelalte etape au un impact foarte mare asupra mediului.Nr.Crt.Emisia sau subprodusulU.M.Cantitatea (max.)

1Praf n aerKg/kg oel0.00132

2COKg/kg oel0.43

3SO2Kg/kg oel0.00285

4NOxKg/kg oel0.0021

5CO2Kg/kg oel3.1824

6Gaze arse (altele)Kg/kg oel35.88

7ZgurKg/kg oel0.7098

8NmolKg/kg oel0.09048

9Praf depusKg/kg oel0.0468

10Alte depuneriKg/kg oel0.01248

11RefractareKg/kg oel0.00624

12Apa uzatKg/kg oel0.032

13UleiuriKg/kg oel0.001248

TOTALKg/kg oel40,014

Cpp=Qtp*Qcom = (Qpa+Qpl+Qps)*Qcom [t emisii]In care:Qcom este cantitatea de minereu concentrat obtinut prin preparare de minereu primar;Qpa este cantitatea de materiale ce polueaza atmosfera;Qpl este cantitatea de material ce polueaza apa;Qps este cantitatea de materiale ce polueaza solul;Qtp este cantitatea totala de substanta poluanta;Qpa, Qpl si Qps se exprima in tone emisii/tona de minereu preparat.Acest proces de elaborare al otelului polueaza prin: produsele introduce in cuptorul electric; caldura recuperabila degajata de cuptor; deseurile solide ramase in urma procesului. apele uzate din acest proces polueaza panza freatica, iar acest tip de poluare afecteaz extrem de grav resursele de ap potabil a comunitilor care se aprovizioneaz din aceste resurse. gazele arse si degajarea fumului polueaza atmosfera formand smogul de tip londonez. Acesta este ca o negura densa cu impuritati particulate de funingine si .

3.Execuie semifabricatSimbolulCSiPSMn

OLC450.650.750,15-0,45Max 0.030Max 0.0300.60- 0.80

Pentru ap:Cr=0,0001 kgCu=0,0001kgA=0,00015 kgS=1,1 kgQexa=1,100035 kg emisiiMfabricat=250 kgM semifabricat=251.5 kg Msemifabricat- Mfabricat=1.5 kg(adaos pierdut dup prelucrare care polueaz)Total=1,1000351,5=1,65 kg emisii

Pentru aer:Praf =0,8500273 kg/tMn=0,001 kgSi=0,006 kgP=0,001 kgQexa=0,8580 kg emisiiTotal=0,85801,5= 1,287 kg emisiiCpcd=1,287250 = 321,75 kg emisii

4. Curire semifabricat: Curirea, decaparea, degresarea snt etape foarte importante n proiectarea i realizarea oricror produse deoarece nainte de oricare operaie tehnologic pretenioasa trebuie executat curirea, decaparea i degresarea suprafeelor. Sunt foarte multe situaii cnd curirea se face prin diferite metode: clasice manuale (ciocniri, pcluiri); mecanizate (pick-hammer, peri de srm, sablare-alicare); speciale (curirea chimic, alectrochimica, prin vibrare, cu plasm, cu laser, ultrasunete, flacr i metal abraziv, termic, electrochimica, cu jet de ap, cu flcri, etc.). Fiecare dintre aceste metode are un impact mai mare sau mai mic supra mediului,n funcie de metodele folosite i de operaiile tehnologice viitoare,pentru c exist o mare diferen ntre curirea suprafeelor n vederea sudrii i curirea suprafeelor n vederea acoperirilor de protecie, sau ntre curirea suprafetlor pieselor turnate dup dezbatere i curatirea suprafeelor instrumentelor medicale. n cazul piesei Flansa curirea se face cu urmtorii compui chimici:Pentru apa:Cl=0,000002 kg/tCH=0,3 kg/tCO=0,274 kg/tSO=0,0004 kg/tSO=0,00001 kg/tTotal=0,574412 kg/t emisii substane poluante

Pentru aer:NMVOC=200 g/t=0,2 kg/tToluen=0,44 kg/tDicloretan=0,66 kg/tTotal=1,3 kg/t emisii substante poluante

Pentru sol:-compui sintetici anioni activi biodegradabili=0,00003 kg

unde: Qptc este cantitatea total de substan poluant ce apare n operaia de curire, decapare degresare; Qpca cantitatea de substan poluant a apei ce apare n operaia de curire, decapare degresare; Qpcs cantitatea de substan poluant a solului ce apare n operaia de curire, decapare degresare; Mu masa util a semifabricatului sau a piesei semifabricat.5.Prelucrri mecanicePrelucrrile mecanice sunt operaii foarte importante la care sunt supuse semifabricatele turnate, deformate plastic sau sudate, n urma crora se obin dimensiunile finale i precizia geometric cerut de rolul funcional.Aceste prelucrri se fac pentru a obine anumit precizie de form i de poziie i o anumit rugozitate pentru fiecare suprafa ce mrginete pies n spaiu. Principalele operaii de prelucrri mecanice prin achiere snt: strunjirea, rabotarea, mortezarea, frezarea, gurirea, lrgirea, adancirea, alezarea, teirea, lamarea, tarodarea, broarea, rectificarea, honuirea, lepuirea, supranetezirea, i rodarea.Fiecare operaie se execut pe echipamente tehnologice specifice, cu SDV-uri corespunztoare i n anumite secii de lucru ( anumii parametri ai procesului, folosind anumite substane i emulsii de rcire sau accelerare a procesului de achiere, dezvoltandu-se anumite temperaturi). n cadrul acestor operaii apar o serie de substane care polueaz aerul, ap sau solul ntr-o msur mai mare sau mai mic, aceasta depinznd de condiiile n care se desfoar procesul de achiere. De exemplu, n cazul prelucrrii prin achiere apar o serie de compui organici volatili (COV), care pot avea efecte directe asupra sntii i asupra mediului, prin nocivitatea intrinsec i unele proprieti fizico-chimice, sau indirecte, prin degradarea aerului (poluarea fotochimic i efectul de ser).Valorile maxime ce nu pot fi depite, pentru aprarea sntii populaiei i care pun seama i pe subiectii cu risc ridicat ( copii, insuficiente respiratorii, persoane n vrst) sunt prezentate n tabelul 6.4.n procesul de prelucrri mecanice mai apar vapori i picturi datorit utilizrii emulsiilor de diferite categorii. n general, termenul de vapori se refer la picturi de lichid de mrime microscopic (sub 10m). Dac diametrul este mai mare de 10 se considera c este cu aerosol pulverizat sau pur i simplu picturi. Aceste picturi se formeaz lng bule care explodeaz, lng pulverizatoare, dar mai ales lng distribuitoarele care stropesc cu emulsie.

8. Calculul coeficientului de poluare total

Cunoscand coeficientii de poluare introdusi in fiecare etapa a procesului tehnologic de realizare a produsului se poate determina coeficientul de poluare total Cpt, cu relatia :Cpt=Cpe+ Cps +Cpm+Cptt+Cprrr+Cpc+ Cpax kg emisiiIn care: Cpe = coeficientul de poluare introdus la elaborarea materialului; Cps = coeficientul de poluare introdus la elaborarea semifabricatului; Cpm = coeficientul de poluare introdus la prelucrarile mecanice ; Cptt = coeficientul de poluare introdus la tratamentele termice; Cprrr=coeficientul de poluare introdus la reparare,reconditionare,reciclare Cpc = coeficientul de poluare introdus la controlul (inspectia) produsului;.n funcie de mrimea coeficientului de poluare trebuie luate i msurile de prevenire sau de reducere a impactului asupra mediului, astfel:- dac Cpt 10Gu, poluarea este foarte grav i trebuie luate msuri urgene de prevenire i reducere a polurii;- dac 5GnCpt