manual+tehnic+de+aer+comprimat
TRANSCRIPT
MANUAL TEHNICDE AER COMPRIMAT
Probleme energetice si de functionareale sistemelor de aer comprimat
Editura ENESISBaia Mare Editia 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 CovaciPrefaþa: Antonela RusuCulegere si tehnoredactare computerizata: Cristian Tudor Covaci
Descrierea CIP a Bibliotecii Nationale a României:TAKÁTS PÉTER Manual tehnic de aer comprimat: probleme energetice 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 si redactat 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 presiune este elaborat de domnul Dirk Slottke.
Tiparirea integrala sau partiala, multiplicarea, pastrarea în sistem de prelucrare si stocare a datelor în calculator se pot face doar cu aprobarea 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 comprimat
3.2.1. 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
19
20
21
24
24
25
25
28
30
30
32
34
36
37
41
41
42
42
44
44
Pagina
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 CovaciPrefaþa: Antonela RusuCulegere si tehnoredactare computerizata: Cristian Tudor Covaci
Descrierea CIP a Bibliotecii Nationale a României:TAKÁTS PÉTER Manual tehnic de aer comprimat: probleme energetice 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 si redactat 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 presiune este elaborat de domnul Dirk Slottke.
Tiparirea integrala sau partiala, multiplicarea, pastrarea în sistem de prelucrare si stocare a datelor în calculator se pot face doar cu aprobarea 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 comprimat
3.2.1. 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
19
20
21
24
24
25
25
28
30
30
32
34
36
37
41
41
42
42
44
44
Pagina
5www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
4.2.2. Elemente de reþea
4.3. Pierderi de presiune în retea
4.4. Pierderi cantitative în rete
4.4.1. Determinarea pierderilor cantitative pe baza golirii rezervorului
4.4.2. Determinarea pierderilor cantitative în timpul de funcþionare 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
50
51
52
53
54
54
56
59
59
62
62
66
67
69
69
70
71
72
74
80
83
84
84
91
101
6www.agkompressoren.ro
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 densã
7.7. Dimensionarea unei instalaþii de transport material grosier în fazã diluatã
Capitolul VIII - Compresoare de medie ºi înaltã presiune
109
121
124
135
144
Bibliografie 151151
Anexe 153
5www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
4.2.2. Elemente de reþea
4.3. Pierderi de presiune în retea
4.4. Pierderi cantitative în rete
4.4.1. Determinarea pierderilor cantitative pe baza golirii rezervorului
4.4.2. Determinarea pierderilor cantitative în timpul de funcþionare 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
50
51
52
53
54
54
56
59
59
62
62
66
67
69
69
70
71
72
74
80
83
84
84
91
101
6www.agkompressoren.ro
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 densã
7.7. Dimensionarea unei instalaþii de transport material grosier în fazã diluatã
Capitolul VIII - Compresoare de medie ºi înaltã presiune
109
121
124
135
144
Bibliografie 151151
Anexe 153
6www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
7www.agkompressoren.ro
Prefata
Principiul dupã care se ghideazã societatea ALMiG Kompressoren GmbH este acela cã bazându-se pe valorile tradiþionale, succesul durabil poate fi obþinut numai cu pricepere ºi progres. În interesul satisfacerii exigenþelor crescute faþã de compresoarele ALMiG la un nivel cât mai înalt, ALMiG Kompressoren GmbH a înfiinþat reprezentanþa sa din România, ALMiG România SRL, care ºi-a propus ca, prin creºterea numãrului colaboratorilor foarte bine calificaþi, prin produsele sale de încredere, prin preþurile sale mult mai avantajoase, prin serviciile sale de calitate, sã devinã leaderul pieþei de compresoare în România. ALMiG România SRL este unicul distribuitor in România al producãtorului german de echipamente pentru producerea ºi tratarea aerului comprimat, ALMiG KOMPRESSOREN GmbH.
Respectând tradiþia începuta în anul 1923 privind asigurarea calitãþii germane prin îmbunataþirea continuã a produselor, ALMiG Kompressoren GmbH (Auto Luft Made In Germany) îºi asigurã respectul ºi aprecierea clienþilor prin oferirea unei game largi de produse care respectã standardele internaþionale de management al calitãþii ºi mediului: ISO 9001, ISO 14001 ºi IRIS (International Railway Industry Standard).
ALMiG Kompressoren GmbH este un nume reprezentativ al tehnologiei de vârf în domeniul aerului comprimat. Firma ALMiG are la origine o întreprindere de tradiþie, ale cãrei produse sunt recunoscute în branºa aerului comprimat pentru calitate, inovaþie ºi conºtiinþa clientelei. ALMiG este o întreprindere deosebit de flexibilã, care reacþioneazã rapid la dorinþele individuale ale clientului, sprijinindu-l cu sfaturi ºi fapte în calitate de partener competent.
Fiind unul dintre leaderii ofertanþi de sisteme din tehnologia aerului comprimat, cercetarea ºi dezvoltarea sunt o premisã subînþeleasã ºi o bazã a tuturor produselor noastre fabricate conform normelor internaþionale de protecþie a mediului ºi garantare a calitãþii.
ALMiG România SRL este ºi unicul reprezentant
autorizat J.P. SAUER & SOHN Maschinenbau GmbH în Romania în sectorul industrie, în ceea ce priveºte comercializarea compresoarelor cu piston de înalta ºi medie presiune. Modelul ºi construcþia compresoarelor SAUER pentru presiuni de pânã la 420 bar (în perspectivã pânã la 500 bar) sunt ideale pentru a fi folosite în industrie, având o putere deasupra mediei ºi etalându-ºi capacitãþile chiar ºi în cele mai solicitante aplicaþii.
Firma ALMiG România SRL oferã spre vânzare una dintre 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 toare de p res iune , motocompresoare , turbocompresoare, compresoare cu regulator de turaþie, suflante, rezervoare pentru aer comprimat, recuperatoare de energie pentru producerea apei calde, scule pneumatice, instalaþii complete pentru tratarea aerului comprimat ºi asigurarea managementului condensului, dispozitive de monitorizare ºi control al instalaþiilor de aer comprimat.
ALMiG România SRL se concentreazã în mod constant pe creºterea satisfacþiei colaboratorilor prin asigurarea unor servicii de calitate. Pentru garantarea reuºitei, ne aflam într-un proces continuu de învãþare ºi depunem toate eforturile pentru a satisface întotdeauna solicitãrile unicat ale clienþilor, oferind soluþii individualizate, în funcþie de necesitãþi. Desigur cã, în acest context, luãm în considerare ºi cerinþele din ce în ce mai severe referitoare la economia de energie ºi la protecþia mediului.
Societatea noastrã nu oferã doar instalaþii complete de producere ºi tratare a aerului comprimat, ci asigurã ºi consultanþã de specialitate, îndrumare tehnicã gratuitã, proiectare, antreprize, predare la cheie, punere în funcþiune a utilajelor, service în garanþie ºi post-garanþie, mãsurarea calitãþii ºi cantitãþii aerului comprimat, elaborare de studii pentru pierderi, posibilitãþi de platã favorabile, reconstrucþie de reþele de aer comprimat, service - inclusiv la alte mãrci de compresoare.
6www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
7www.agkompressoren.ro
Prefata
Principiul dupã care se ghideazã societatea ALMiG Kompressoren GmbH este acela cã bazându-se pe valorile tradiþionale, succesul durabil poate fi obþinut numai cu pricepere ºi progres. În interesul satisfacerii exigenþelor crescute faþã de compresoarele ALMiG la un nivel cât mai înalt, ALMiG Kompressoren GmbH a înfiinþat reprezentanþa sa din România, ALMiG România SRL, care ºi-a propus ca, prin creºterea numãrului colaboratorilor foarte bine calificaþi, prin produsele sale de încredere, prin preþurile sale mult mai avantajoase, prin serviciile sale de calitate, sã devinã leaderul pieþei de compresoare în România. ALMiG România SRL este unicul distribuitor in România al producãtorului german de echipamente pentru producerea ºi tratarea aerului comprimat, ALMiG KOMPRESSOREN GmbH.
Respectând tradiþia începuta în anul 1923 privind asigurarea calitãþii germane prin îmbunataþirea continuã a produselor, ALMiG Kompressoren GmbH (Auto Luft Made In Germany) îºi asigurã respectul ºi aprecierea clienþilor prin oferirea unei game largi de produse care respectã standardele internaþionale de management al calitãþii ºi mediului: ISO 9001, ISO 14001 ºi IRIS (International Railway Industry Standard).
ALMiG Kompressoren GmbH este un nume reprezentativ al tehnologiei de vârf în domeniul aerului comprimat. Firma ALMiG are la origine o întreprindere de tradiþie, ale cãrei produse sunt recunoscute în branºa aerului comprimat pentru calitate, inovaþie ºi conºtiinþa clientelei. ALMiG este o întreprindere deosebit de flexibilã, care reacþioneazã rapid la dorinþele individuale ale clientului, sprijinindu-l cu sfaturi ºi fapte în calitate de partener competent.
Fiind unul dintre leaderii ofertanþi de sisteme din tehnologia aerului comprimat, cercetarea ºi dezvoltarea sunt o premisã subînþeleasã ºi o bazã a tuturor produselor noastre fabricate conform normelor internaþionale de protecþie a mediului ºi garantare a calitãþii.
ALMiG România SRL este ºi unicul reprezentant
autorizat J.P. SAUER & SOHN Maschinenbau GmbH în Romania în sectorul industrie, în ceea ce priveºte comercializarea compresoarelor cu piston de înalta ºi medie presiune. Modelul ºi construcþia compresoarelor SAUER pentru presiuni de pânã la 420 bar (în perspectivã pânã la 500 bar) sunt ideale pentru a fi folosite în industrie, având o putere deasupra mediei ºi etalându-ºi capacitãþile chiar ºi în cele mai solicitante aplicaþii.
Firma ALMiG România SRL oferã spre vânzare una dintre 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 toare de p res iune , motocompresoare , turbocompresoare, compresoare cu regulator de turaþie, suflante, rezervoare pentru aer comprimat, recuperatoare de energie pentru producerea apei calde, scule pneumatice, instalaþii complete pentru tratarea aerului comprimat ºi asigurarea managementului condensului, dispozitive de monitorizare ºi control al instalaþiilor de aer comprimat.
ALMiG România SRL se concentreazã în mod constant pe creºterea satisfacþiei colaboratorilor prin asigurarea unor servicii de calitate. Pentru garantarea reuºitei, ne aflam într-un proces continuu de învãþare ºi depunem toate eforturile pentru a satisface întotdeauna solicitãrile unicat ale clienþilor, oferind soluþii individualizate, în funcþie de necesitãþi. Desigur cã, în acest context, luãm în considerare ºi cerinþele din ce în ce mai severe referitoare la economia de energie ºi la protecþia mediului.
Societatea noastrã nu oferã doar instalaþii complete de producere ºi tratare a aerului comprimat, ci asigurã ºi consultanþã de specialitate, îndrumare tehnicã gratuitã, proiectare, antreprize, predare la cheie, punere în funcþiune a utilajelor, service în garanþie ºi post-garanþie, mãsurarea calitãþii ºi cantitãþii aerului comprimat, elaborare de studii pentru pierderi, posibilitãþi de platã favorabile, reconstrucþie de reþele de aer comprimat, service - inclusiv la alte mãrci de compresoare.
9www.agkompressoren.ro
8www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Reþeaua noastrã de service, cu reprezentanþi rãspândiþi în puncte strategice care acoperã cu succes întreaga þarã, permite intervenþii rapide oriunde în România, în maxim 48 de ore de la sesizare. Personalul nostru calificat va avea grijã ca utilajele dumneavoastrã sã fie întreþinute tot timpul, ca intervalele de service sã fie respectate, iar departamentul nostru de service va avea grijã ca piesele de schimb necesare sã fie livrate la timp. Reþeaua noastrã de service include centre de service în: Bucureºti, Braºov, Timiºoara, Hunedoara, Drobeta Turnu Severin, Galaþi, Paºcani, Turda, Miercurea Ciuc ºi Baia Mare.
ALMiG România SRL nu este doar un furnizor de compresoare, ci mai degrabã un partener ºi un consilier al clientului, începând cu etapa de proiectare a reþelei/staþiei de aer comprimat ºi pânã la etapa în care utilajele noastre intra în perioada de post garanþie. De asemenea, cunoscând situaþia actualã de pe piaþa din þara noastrã, venim în întâmpinarea dumneavoastrã cu posibilitatea de a achiziþiona utilajele ºi în rate sau prin compensare cu energie electricã.
Aceasta este calea succesului începuta în anul 1923, care este urmatã ºi dezvoltatã în continuare atât de ALMiG Kompressoren GmbH, cât ºi de ALMiG România SRL, în mod consecvent.Luând toate acestea în considerare, a fost conceput prezentul manual tehnic de aer comprimat, cu scopul de a vã oferi informaþii de specialitate cât mai detaliate, care sã vã ajute sã stabiliþi cu mai mare precizie care vã sunt nevoile în materie de aer comprimat. Manualul este structurat pe capitole care prezintã diverse informaþii utile privind utilizarea eficientã a aerului comprimat, distribuirea de aer comprimat, producerea de aer comprimat calitativ, revalorificarea cãldurii reziduale, modalitãþi de economisire a energiei, transport pneumatic, compresoare de medie ºi înalta presiune, diverse calcule pentru evaluarea calitãþii aerului comprimat, a pierderilor de presiune/de aer comprimat de pe reþea, ºi multe alte informaþii preþioase pentru orice utilizator de echipamente pentru producerea ºi tratarea aerului comprimat ºi nu numai.
Acest manual este cu atât mai preþios cu cât grupeazã
diverse date ºi informaþii care sunt, de obicei, tratate separat, în diverse lucrãri 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.
9www.agkompressoren.ro
8www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Reþeaua noastrã de service, cu reprezentanþi rãspândiþi în puncte strategice care acoperã cu succes întreaga þarã, permite intervenþii rapide oriunde în România, în maxim 48 de ore de la sesizare. Personalul nostru calificat va avea grijã ca utilajele dumneavoastrã sã fie întreþinute tot timpul, ca intervalele de service sã fie respectate, iar departamentul nostru de service va avea grijã ca piesele de schimb necesare sã fie livrate la timp. Reþeaua noastrã de service include centre de service în: Bucureºti, Braºov, Timiºoara, Hunedoara, Drobeta Turnu Severin, Galaþi, Paºcani, Turda, Miercurea Ciuc ºi Baia Mare.
ALMiG România SRL nu este doar un furnizor de compresoare, ci mai degrabã un partener ºi un consilier al clientului, începând cu etapa de proiectare a reþelei/staþiei de aer comprimat ºi pânã la etapa în care utilajele noastre intra în perioada de post garanþie. De asemenea, cunoscând situaþia actualã de pe piaþa din þara noastrã, venim în întâmpinarea dumneavoastrã cu posibilitatea de a achiziþiona utilajele ºi în rate sau prin compensare cu energie electricã.
Aceasta este calea succesului începuta în anul 1923, care este urmatã ºi dezvoltatã în continuare atât de ALMiG Kompressoren GmbH, cât ºi de ALMiG România SRL, în mod consecvent.Luând toate acestea în considerare, a fost conceput prezentul manual tehnic de aer comprimat, cu scopul de a vã oferi informaþii de specialitate cât mai detaliate, care sã vã ajute sã stabiliþi cu mai mare precizie care vã sunt nevoile în materie de aer comprimat. Manualul este structurat pe capitole care prezintã diverse informaþii utile privind utilizarea eficientã a aerului comprimat, distribuirea de aer comprimat, producerea de aer comprimat calitativ, revalorificarea cãldurii reziduale, modalitãþi de economisire a energiei, transport pneumatic, compresoare de medie ºi înalta presiune, diverse calcule pentru evaluarea calitãþii aerului comprimat, a pierderilor de presiune/de aer comprimat de pe reþea, ºi multe alte informaþii preþioase pentru orice utilizator de echipamente pentru producerea ºi tratarea aerului comprimat ºi nu numai.
Acest manual este cu atât mai preþios cu cât grupeazã
diverse date ºi informaþii care sunt, de obicei, tratate separat, în diverse lucrãri 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.
11www.agkompressoren.ro
10www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
CAPITOLUL I - AERUL COMPRIMAT
Literatura claseaza producerea aerului comprimat printre sistemele auxiliare de deservire a productiei. Acest fapt nu ar constitui o problema în sine dar, în practica, fabricile, uzinele o trateaza ca pe o problema secundara, aceasta nefiind direct legata de productie. Abia în ultimii ani specialistii energeticieni au început sa recunoasca importanta aerului comprimat, si sa se ocupe de el în mod corespunzator. Producerea aerului comprimat ocupa un loc deosebit de important între consumatorii de energie din industrie. În România de exemplu, din cota foarte mare de participare a industriei la consumul de energie, 18 procente revin producerii de aer comprimat. Acest procent este dublul valorii care se consuma în scop în tarile dezvoltate industrial. Cauza consumului mare de energie se poate cauta în randamentul scazut al sistemelor depasite de producere a aerului comprimat din tara, în pierderile mari cantitative si de presiune. Nu trebuie neglijata, fiind o cauza desoebit de importanta, lipsa de întretinere corespunzatoare.
Daca dorim sa eliminam pierderile însemnate din producerea de aer comprimat si sa punem la punct un sistem optim în ceea ce priveste consumul de energie, trebuie sa analizam în detaliu urmatoarele trei probleme 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 interventiile legate de producerea, distribuirea si utilizarea aerului comprimat au un efect direct asupra consumului de energie. Specialistii în energetica trebuie totusi sa trateze aerul comprimat ca o forma de energie, dat fiind ca de fiecare data când se elimina o cauza a pierderilor de aer comprimat, acest fapt duce implicit la reducerea consumului de energie. La ora actuala, aerul comprimat este unul dintre sistemele de deservire cele mai raspândite si cu aplicatii dintre cele mai diverse. Productia industriala moderna automatizata nici nu poate fi conceputa fara acesta si, în ciuda faptului ca aerul comprimat este unul dintre modalitatile cele mai nerentabile de utilizare a energiei, domeniul sau 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, sunt argumente care sustin afirmatia anterioara.
Datorita numeroaselor avantaje legate de distribuirea si utilizarea
sa, precum si în lipsa unei alternative corespunzatoare, nu poate fi deocamdata vorba de înlocuirea sa cu alte sisteme, desi în anumite domenii si 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 faptul ca sistemul lor de aer comprimat trebuie sa asigure, prin utilizarea cât mai redusa a energiei, aerul în cantitatea, la presiunea si cu calitatea necesare.
11www.agkompressoren.ro
10www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
CAPITOLUL I - AERUL COMPRIMAT
Literatura claseaza producerea aerului comprimat printre sistemele auxiliare de deservire a productiei. Acest fapt nu ar constitui o problema în sine dar, în practica, fabricile, uzinele o trateaza ca pe o problema secundara, aceasta nefiind direct legata de productie. Abia în ultimii ani specialistii energeticieni au început sa recunoasca importanta aerului comprimat, si sa se ocupe de el în mod corespunzator. Producerea aerului comprimat ocupa un loc deosebit de important între consumatorii de energie din industrie. În România de exemplu, din cota foarte mare de participare a industriei la consumul de energie, 18 procente revin producerii de aer comprimat. Acest procent este dublul valorii care se consuma în scop în tarile dezvoltate industrial. Cauza consumului mare de energie se poate cauta în randamentul scazut al sistemelor depasite de producere a aerului comprimat din tara, în pierderile mari cantitative si de presiune. Nu trebuie neglijata, fiind o cauza desoebit de importanta, lipsa de întretinere corespunzatoare.
Daca dorim sa eliminam pierderile însemnate din producerea de aer comprimat si sa punem la punct un sistem optim în ceea ce priveste consumul de energie, trebuie sa analizam în detaliu urmatoarele trei probleme 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 interventiile legate de producerea, distribuirea si utilizarea aerului comprimat au un efect direct asupra consumului de energie. Specialistii în energetica trebuie totusi sa trateze aerul comprimat ca o forma de energie, dat fiind ca de fiecare data când se elimina o cauza a pierderilor de aer comprimat, acest fapt duce implicit la reducerea consumului de energie. La ora actuala, aerul comprimat este unul dintre sistemele de deservire cele mai raspândite si cu aplicatii dintre cele mai diverse. Productia industriala moderna automatizata nici nu poate fi conceputa fara acesta si, în ciuda faptului ca aerul comprimat este unul dintre modalitatile cele mai nerentabile de utilizare a energiei, domeniul sau 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, sunt argumente care sustin afirmatia anterioara.
Datorita numeroaselor avantaje legate de distribuirea si utilizarea
sa, precum si în lipsa unei alternative corespunzatoare, nu poate fi deocamdata vorba de înlocuirea sa cu alte sisteme, desi în anumite domenii si 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 faptul ca sistemul lor de aer comprimat trebuie sa asigure, prin utilizarea cât mai redusa a energiei, aerul în cantitatea, la presiunea si cu calitatea necesare.
13www.agkompressoren.ro
12www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
CAPITOLUL II - SISTEMUL DE AER COMPRIMAT
Producerea, distribuirea si utilizarea aerului comprimat trebuie privite, din toate punctele de vedere, ca un sistem unitar. În evaluarea sistemului nu este voie sa se omita nici mediul.
Modificarea interna a sistemului de aer comprimat, precum si orice fel de interventie venita din exterior, are efect atât asupra iesirii cât si asupra intrarii, influentând astfel întreg randamentul sistemului.
Privind prin prisma sistemului, noi producem aer comprimat si caldura 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 mica atentie retelei si consumului. Având în vedere starea retelelor de aer comprimat din tara, se recomanda luarea urmatoarelor masuri, cu ajutorul carora 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 evidentierea pierderilor din sistemele de aer comprimat se realizeaza exclusiv prin masurarea puterii electrice, si care foloseste în calcule datele nominale alecompresorului. Aceasta vine în contradictie cu principiul de sistem unitar. Ea nu 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 la concluzii gresite.
Formarea unei imagini comparabile cu cea a unui sistem energetic poate duce la reducerea consumului de energie pentru producerea aerului comprimat, deziderat permanent în rationalizarea energiei.
13www.agkompressoren.ro
12www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
CAPITOLUL II - SISTEMUL DE AER COMPRIMAT
Producerea, distribuirea si utilizarea aerului comprimat trebuie privite, din toate punctele de vedere, ca un sistem unitar. În evaluarea sistemului nu este voie sa se omita nici mediul.
Modificarea interna a sistemului de aer comprimat, precum si orice fel de interventie venita din exterior, are efect atât asupra iesirii cât si asupra intrarii, influentând astfel întreg randamentul sistemului.
Privind prin prisma sistemului, noi producem aer comprimat si caldura 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 mica atentie retelei si consumului. Având în vedere starea retelelor de aer comprimat din tara, se recomanda luarea urmatoarelor masuri, cu ajutorul carora 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 evidentierea pierderilor din sistemele de aer comprimat se realizeaza exclusiv prin masurarea puterii electrice, si care foloseste în calcule datele nominale alecompresorului. Aceasta vine în contradictie cu principiul de sistem unitar. Ea nu 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 la concluzii gresite.
Formarea unei imagini comparabile cu cea a unui sistem energetic poate duce la reducerea consumului de energie pentru producerea aerului comprimat, deziderat permanent în rationalizarea energiei.
15www.agkompressoren.ro
14www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 a consumatorului 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 o constituie însa presiunea, desi si aceasta este stabilita clar: consumatorii de aer 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 este pus clar în evidenta de consumatori.
În cele ce urmeaza, se analizeaza efectul celor trei caracteristici asupra problemelor energetice ale utilizarii aerului comprimat.
3.1. Efectul presiunii asupra consumatorilorProblemele presiunii si debitului, nu se pot discuta separat din
acest punct de vedere. Necesarul de suprapresiune nominala a consumatorilor este de 6,0 bari, necesar care, însa, în conditiile unui transfer dat, poate fi asigurat numai cu debitul corespunzator de aer comprimat. Daca debitul de aer comprimat produs scade, în conditiile transferului neschimbat, scade si presiunea.
Pe lânga faptul ca influenteaza la consumatori :- randamentul ºi- consumul de aerschimbarea de presiune are efecte asupra :- consumului de energie al consumatorilor, si prin acesta
asupra -necesarului de energie al întregului sistem de aer comprimat si asupra
- productivitatii Legatura dintre presiune si randament este reprezentata în figura
nr.1. Este evident ca pentru o productivitate de 100% este nevoie de o suprapresiune de 6,0 bari. Daca scade presiunea din retea scade puternic si randamentul, pentru ca sub influenta reducerii presiunii cu 1,0 bar, scaderea randamentului este de 20%.
Situatia este defavorabila si atunci când consumatorii primesc o presiune mai mare de 6,0 bari. Acesta implica o crestere a randamentului degresiv conform schitei nr.1, dar duce totodata si la cresterea debitului necesar de aer comprimat (vezi si figura nr.16) pentru ca o crestere a presiunii cu 0,5 bari duce la cresterea consumului de aer cu 10%.
Astfel poate sa apara situatia urmatoare: daca într-un sistem realizat prost, la punctele îndepartate, de mare presiune, se încearca sa se asigure presiunea necesara prin utilizarea rezervelor compresorului, în
zonele aflate în apropierea compresorului, consumul crescut provocat artificial 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 este defavorabila si pentru ca duce la o crestere puternica a uzurii si la un consum din uzura care cauzeaza cresterea consumului de aer si a cheltuielilor de întretinere. În afara de aceasta, presiunea prea mare constituie si un pericol de accidentare. Iata punctul unde se leaga presiunea, debitul si productivitatea unei uzine. În toate punctele în care consumatorii primesc o presiune mai mica de 6,0 bari, elementele pneumatice si sculele pneumatice lucreaza cu un randament cu 20 % mai redus, sau poate chiar cu mult mai mult. De altfel, acea calitate a consumatorilor de aer comprimat de a functiona 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, se adapteaza la randamentul scazut, si nimeni nu se gândeste la faptul ca, verificând sistemul de aer comprimat, s-ar putea obtine o crestere a productivitatii.
1 2 3 4 5 6 7
20
40
60
80
100
110
Randament%
Presiunebar
15www.agkompressoren.ro
14www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 a consumatorului 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 o constituie însa presiunea, desi si aceasta este stabilita clar: consumatorii de aer 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 este pus clar în evidenta de consumatori.
În cele ce urmeaza, se analizeaza efectul celor trei caracteristici asupra problemelor energetice ale utilizarii aerului comprimat.
3.1. Efectul presiunii asupra consumatorilorProblemele presiunii si debitului, nu se pot discuta separat din
acest punct de vedere. Necesarul de suprapresiune nominala a consumatorilor este de 6,0 bari, necesar care, însa, în conditiile unui transfer dat, poate fi asigurat numai cu debitul corespunzator de aer comprimat. Daca debitul de aer comprimat produs scade, în conditiile transferului neschimbat, scade si presiunea.
Pe lânga faptul ca influenteaza la consumatori :- randamentul ºi- consumul de aerschimbarea de presiune are efecte asupra :- consumului de energie al consumatorilor, si prin acesta
asupra -necesarului de energie al întregului sistem de aer comprimat si asupra
- productivitatii Legatura dintre presiune si randament este reprezentata în figura
nr.1. Este evident ca pentru o productivitate de 100% este nevoie de o suprapresiune de 6,0 bari. Daca scade presiunea din retea scade puternic si randamentul, pentru ca sub influenta reducerii presiunii cu 1,0 bar, scaderea randamentului este de 20%.
Situatia este defavorabila si atunci când consumatorii primesc o presiune mai mare de 6,0 bari. Acesta implica o crestere a randamentului degresiv conform schitei nr.1, dar duce totodata si la cresterea debitului necesar de aer comprimat (vezi si figura nr.16) pentru ca o crestere a presiunii cu 0,5 bari duce la cresterea consumului de aer cu 10%.
Astfel poate sa apara situatia urmatoare: daca într-un sistem realizat prost, la punctele îndepartate, de mare presiune, se încearca sa se asigure presiunea necesara prin utilizarea rezervelor compresorului, în
zonele aflate în apropierea compresorului, consumul crescut provocat artificial 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 este defavorabila si pentru ca duce la o crestere puternica a uzurii si la un consum din uzura care cauzeaza cresterea consumului de aer si a cheltuielilor de întretinere. În afara de aceasta, presiunea prea mare constituie si un pericol de accidentare. Iata punctul unde se leaga presiunea, debitul si productivitatea unei uzine. În toate punctele în care consumatorii primesc o presiune mai mica de 6,0 bari, elementele pneumatice si sculele pneumatice lucreaza cu un randament cu 20 % mai redus, sau poate chiar cu mult mai mult. De altfel, acea calitate a consumatorilor de aer comprimat de a functiona 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, se adapteaza la randamentul scazut, si nimeni nu se gândeste la faptul ca, verificând sistemul de aer comprimat, s-ar putea obtine o crestere a productivitatii.
1 2 3 4 5 6 7
20
40
60
80
100
110
Randament%
Presiunebar
17www.agkompressoren.ro
16www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 care contine 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 prea putin pentru eliminarea acestor poluanti.
La o prima analiza superficiala, calitatea influenteaza direct consumul de energie. Daca însa ne gândim mai bine, putem constata ca producerea aerului comprimat de proasta calitate înseamna risipa mare de energie. Poluantii aflati în aer distrug în general elementele si sculele pneumatice. Ei provoaca oprirea productiei si, în acelasi timp, cresterea necesarului de întretinere si de înlocuire a pieselor. În multe locuri, aerul comprimat de proasta calitate duce la cresterea cantitatii de rebuturi. Sa produci rebut cu aer comprimat obtinut scump înseamna risipa de material si de energie. Asigurarea aerului comprimat de calitate corespunzatoare începe cu alegerea compresorului si a amplasamentului statiei de compresoare. Aerul aspirat de compresor contine multi agenti poluanti, dar acestia pot ajunge în aer si în timpul comprimarii si distribuirii sale, în functie de sistem. Acesti agenti poluanti pot fi extrasi din aerul comprimat prin utilizarea 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, ne vom ocupa amanuntit de efectele celor trei agenti poluanti care cauzeaza cele mai multe probleme, adica de:
- agentii poluanti solizi- uleiul si- efectul apei
3.2.1. Agentii poluanti solizi în aerul comprimatAgentii 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, o cantitate de praf ce depinde de locul instalarii si de caracterul fabricilor ce functioneaza în apropiere.
Figura 2 Concentratii de praf caracteristice
Figura nr. 2 arata concentratia de praf în unele locuri tipice. În afara prafului, compresorul mai absoarbe câtiva agenti poluanti care se gasesc din pacate în aer, cum sunt gazele emise de autovehicule, cenusa, hidrogenul sulfurat fumul emis de fabrici, diferite poluari emise, etc. De efectul acestora din urma trebuie sa ne ocupam numai în cazul în care concentratia acestora depaseste valorile medii.
În timpul comprimarii, respectiv dupa aceasta, în aerul comprimat pot ajunge urmatorii agenti poluanti: bucati de material rezultând din uzura filtrului de absorbtie, praf de metal aparut în urma uzurii partilor metalice ale compresorului, parti rupte din agentul de uscare al uscatoarelor prin adsorbtie, bucati din rugina aparuta în conducte. Daca filtrarea si separarea acestora nu este rezolvata, agentii poluanti solizi ajung la consumatori, unde provoaca pierderile si problemele mentionate anterior.
Clasa
Farapraf
Î ncarcareusoara
Î ncarcaremedie
Î ncarcaregrea
Î ncarcarefoarte grea
Locuri tipice de existenta
Drumuri solide, hale uzinale,nave.
Drumuri nesolide, cariera depiatra, terenuri cu bumbac
Cuptoare, constructiide drumuri, terasamente de praf
Fabrica de ciment, terenuri petrolifere, statii de concasare
Furtuna de praf, autovehiculeî n desert
Concentraþiade praf
3mg/m
0
0-170
170-350
350-700
700 - 1400
peste 1400
17www.agkompressoren.ro
16www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 care contine 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 prea putin pentru eliminarea acestor poluanti.
La o prima analiza superficiala, calitatea influenteaza direct consumul de energie. Daca însa ne gândim mai bine, putem constata ca producerea aerului comprimat de proasta calitate înseamna risipa mare de energie. Poluantii aflati în aer distrug în general elementele si sculele pneumatice. Ei provoaca oprirea productiei si, în acelasi timp, cresterea necesarului de întretinere si de înlocuire a pieselor. În multe locuri, aerul comprimat de proasta calitate duce la cresterea cantitatii de rebuturi. Sa produci rebut cu aer comprimat obtinut scump înseamna risipa de material si de energie. Asigurarea aerului comprimat de calitate corespunzatoare începe cu alegerea compresorului si a amplasamentului statiei de compresoare. Aerul aspirat de compresor contine multi agenti poluanti, dar acestia pot ajunge în aer si în timpul comprimarii si distribuirii sale, în functie de sistem. Acesti agenti poluanti pot fi extrasi din aerul comprimat prin utilizarea 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, ne vom ocupa amanuntit de efectele celor trei agenti poluanti care cauzeaza cele mai multe probleme, adica de:
- agentii poluanti solizi- uleiul si- efectul apei
3.2.1. Agentii poluanti solizi în aerul comprimatAgentii 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, o cantitate de praf ce depinde de locul instalarii si de caracterul fabricilor ce functioneaza în apropiere.
Figura 2 Concentratii de praf caracteristice
Figura nr. 2 arata concentratia de praf în unele locuri tipice. În afara prafului, compresorul mai absoarbe câtiva agenti poluanti care se gasesc din pacate în aer, cum sunt gazele emise de autovehicule, cenusa, hidrogenul sulfurat fumul emis de fabrici, diferite poluari emise, etc. De efectul acestora din urma trebuie sa ne ocupam numai în cazul în care concentratia acestora depaseste valorile medii.
În timpul comprimarii, respectiv dupa aceasta, în aerul comprimat pot ajunge urmatorii agenti poluanti: bucati de material rezultând din uzura filtrului de absorbtie, praf de metal aparut în urma uzurii partilor metalice ale compresorului, parti rupte din agentul de uscare al uscatoarelor prin adsorbtie, bucati din rugina aparuta în conducte. Daca filtrarea si separarea acestora nu este rezolvata, agentii poluanti solizi ajung la consumatori, unde provoaca pierderile si problemele mentionate anterior.
Clasa
Farapraf
Î ncarcareusoara
Î ncarcaremedie
Î ncarcaregrea
Î ncarcarefoarte grea
Locuri tipice de existenta
Drumuri solide, hale uzinale,nave.
Drumuri nesolide, cariera depiatra, terenuri cu bumbac
Cuptoare, constructiide drumuri, terasamente de praf
Fabrica de ciment, terenuri petrolifere, statii de concasare
Furtuna de praf, autovehiculeî n desert
Concentraþiade praf
3mg/m
0
0-170
170-350
350-700
700 - 1400
peste 1400
19www.agkompressoren.ro
18www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 ulei ramasa în aerul comprimat depinde de randamentul dispozitivului de separare folosit.
Problema uleiului a disparut numai odata cu aparitia compresorului elicoidal, ce functioneaza complet fara ulei, pentru ca , în acest caz, rotoarele compresorului nu se ating, nefiind nevoie de introducerea lubrifiantului. În figura nr.3. putem vedea imaginea unui compresor modern ALMIG. Cantitatea de ulei ajunsa în aerul comprimat depinde si de principiul de functionare a compresorului. Figura nr.4. reprezinta continutul de ulei caracteristic pentru câteva tipuri de compresoare utilizate pe scara larga.
Referitor la uleiul din aerul comprimat, trebuie sa amintim o problema legata de o greseala din practica. O parte dintre utilizatori, din comoditate si din cauza economisirii prost întelese, nu asigura lubrifiantul necesar functionarii elementelor si uneltelor pneumatice, ci lasa ungerea în seama uleiului ajuns în reteaua din compresor. Gresit ! Consumatorii au nevoie de cantitatea si calitatea de lubrifiant stabilita de producator. Calitatea uleiului necesar pentru ele nu coincide nici macar întâmplator cu calitatea uleiului 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 ALMIG LENTO
Figura 4. Continutul de ulei din aerul comprimat furnizat de diferite compresoare
3.2.3. Apa în aerul comprimatAerul atmosferic aspirat de compresor poate absorbi la rândul sau
cantitatea de apa determinata de temperatura si independent de presiune, pâna ce ajunge la saturatie. Daca ajunge mai multa apa în el decât saturatia stabilita de temperatura, atunci surplusul se separa. Apa se separa din aer si atunci când aceasta este racita sub temperatura de saturatie stabilita de continutul de apa. (anexa 7.6.).
Astfel, în timpul comprimarii, când temperatura aerului se ridica de la temperatura de aspiratie la 100-160 °C – deci va fi în stare sa admita o cantitate mai mare de de apa – apa nu se separa. Apa apare doar în postracitor, dar si acolo doar de la punctul în care temperatura scade sub temperatura de saturatie stabilita de continutul de apa.
In baza acestor aspecte trebuie sa prevedem separarea apei în reteaua de aer comprimat atât timp cât, printr-un procedeu oarecare, nu scadem umiditatea aerului în asa masura încât temperatura de saturatie aferenta sa fie mai joasa decât temperatura minima a aerului comprimat din sistem.
3. 2. 4. Clasificarea calitativa a aerului comprimatMulta vreme, pâna si între specialisti a dominat o nesiguranta în
privinta problemelor calitative ale aerului comprimat. Foarte multe recomandari, standarde de fabrica si nationale reglementeaza cantitatea din cei trei agenti poluanti admisa în diversele domenii de activitate.
În 1984 a aparut în tarile Pietei Comune primul standard extins în toate domeniile, care aduce în sfârtit la un numitor comun toate acest aspecte controversate.Standardul PNEUROP 6611/84, intitulat “Clasele calitative ale aerului comprimat”, stabileste 4, respectiv 5 clase calitative pentru cele trei tipuri principale de agenti poluanti, (fig.6) stabilind pe cele corespunzatoare fiecarui domeniu de utilizare a aerului comprimat.
Pâna la aparitia reglementarilor privind problemele legate de calitatea 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
32-10 mg/m
30,001-0,01 mg/m
310-100 mg/m
19www.agkompressoren.ro
18www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 ulei ramasa în aerul comprimat depinde de randamentul dispozitivului de separare folosit.
Problema uleiului a disparut numai odata cu aparitia compresorului elicoidal, ce functioneaza complet fara ulei, pentru ca , în acest caz, rotoarele compresorului nu se ating, nefiind nevoie de introducerea lubrifiantului. În figura nr.3. putem vedea imaginea unui compresor modern ALMIG. Cantitatea de ulei ajunsa în aerul comprimat depinde si de principiul de functionare a compresorului. Figura nr.4. reprezinta continutul de ulei caracteristic pentru câteva tipuri de compresoare utilizate pe scara larga.
Referitor la uleiul din aerul comprimat, trebuie sa amintim o problema legata de o greseala din practica. O parte dintre utilizatori, din comoditate si din cauza economisirii prost întelese, nu asigura lubrifiantul necesar functionarii elementelor si uneltelor pneumatice, ci lasa ungerea în seama uleiului ajuns în reteaua din compresor. Gresit ! Consumatorii au nevoie de cantitatea si calitatea de lubrifiant stabilita de producator. Calitatea uleiului necesar pentru ele nu coincide nici macar întâmplator cu calitatea uleiului 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 ALMIG LENTO
Figura 4. Continutul de ulei din aerul comprimat furnizat de diferite compresoare
3.2.3. Apa în aerul comprimatAerul atmosferic aspirat de compresor poate absorbi la rândul sau
cantitatea de apa determinata de temperatura si independent de presiune, pâna ce ajunge la saturatie. Daca ajunge mai multa apa în el decât saturatia stabilita de temperatura, atunci surplusul se separa. Apa se separa din aer si atunci când aceasta este racita sub temperatura de saturatie stabilita de continutul de apa. (anexa 7.6.).
Astfel, în timpul comprimarii, când temperatura aerului se ridica de la temperatura de aspiratie la 100-160 °C – deci va fi în stare sa admita o cantitate mai mare de de apa – apa nu se separa. Apa apare doar în postracitor, dar si acolo doar de la punctul în care temperatura scade sub temperatura de saturatie stabilita de continutul de apa.
In baza acestor aspecte trebuie sa prevedem separarea apei în reteaua de aer comprimat atât timp cât, printr-un procedeu oarecare, nu scadem umiditatea aerului în asa masura încât temperatura de saturatie aferenta sa fie mai joasa decât temperatura minima a aerului comprimat din sistem.
3. 2. 4. Clasificarea calitativa a aerului comprimatMulta vreme, pâna si între specialisti a dominat o nesiguranta în
privinta problemelor calitative ale aerului comprimat. Foarte multe recomandari, standarde de fabrica si nationale reglementeaza cantitatea din cei trei agenti poluanti admisa în diversele domenii de activitate.
În 1984 a aparut în tarile Pietei Comune primul standard extins în toate domeniile, care aduce în sfârtit la un numitor comun toate acest aspecte controversate.Standardul PNEUROP 6611/84, intitulat “Clasele calitative ale aerului comprimat”, stabileste 4, respectiv 5 clase calitative pentru cele trei tipuri principale de agenti poluanti, (fig.6) stabilind pe cele corespunzatoare fiecarui domeniu de utilizare a aerului comprimat.
Pâna la aparitia reglementarilor privind problemele legate de calitatea 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
32-10 mg/m
30,001-0,01 mg/m
310-100 mg/m
21www.agkompressoren.ro
20www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 6. Clasele calitatii aerului comprimat conform standardului PNEUROP 6611/84
3. 3. Eliminarea poluantilor din aerul comprimatStandardul PNEUROP prezentat în capitolul anterior prevede,
pentru diferite domenii de utilizare ale aerului comprimat, valori diferite ale continutului de praf, apa si ulei (Fig.7.) Continutul de praf din aerul aspirat de compresor (Fig.2.), respectiv continutul de apa si ulei (Fig.4), depaseste în general cu mult aceste valori. Ca sa asiguram valorile prevazute de standarde, agentii poluanti din aerul comprimat trebuie îndepartati prin filtrare, respectiv uscare.
3. 3. 1. Filtrarea materialelor poluanteÎnainte de a începe prezentarea instalatiilor si a procedeelor
potrivite filtrarii materialelor poluante, sa vedem care este de fapt principiul de baza al filtrarii. Cel care doreste sa monteze filtre în reteaua de aer comprimat nu trebuie sa puna întrebarea “Ce pot filtra?”, ci “Ce este voie sa ramâna în aerul comprimat?”. Filtrele produc în sistem caderi de presiune, care atrag dupa sine cresterea puterii absorbite si prin aceasta cresterea consumului de energie în sistem. Acest principiu trebuie avut mereu în vedere la alegerea, respectiv utilizarea filtrelor si a metodelor de filtrare prezentate în cele ce urmeaza.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
1234
Diametrul maximal particulei µ m
0,115
40
Densitatea particulei3g/m
0,115
nespecificat
Continut de materiale solide:
Umiditate: Continut de ulei:
1 -40 1 sub 0,012 -20 2 0,13 +2 3 14 +10 4 2,55 nespecificat 5 5,0
21www.agkompressoren.ro
20www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 6. Clasele calitatii aerului comprimat conform standardului PNEUROP 6611/84
3. 3. Eliminarea poluantilor din aerul comprimatStandardul PNEUROP prezentat în capitolul anterior prevede,
pentru diferite domenii de utilizare ale aerului comprimat, valori diferite ale continutului de praf, apa si ulei (Fig.7.) Continutul de praf din aerul aspirat de compresor (Fig.2.), respectiv continutul de apa si ulei (Fig.4), depaseste în general cu mult aceste valori. Ca sa asiguram valorile prevazute de standarde, agentii poluanti din aerul comprimat trebuie îndepartati prin filtrare, respectiv uscare.
3. 3. 1. Filtrarea materialelor poluanteÎnainte de a începe prezentarea instalatiilor si a procedeelor
potrivite filtrarii materialelor poluante, sa vedem care este de fapt principiul de baza al filtrarii. Cel care doreste sa monteze filtre în reteaua de aer comprimat nu trebuie sa puna întrebarea “Ce pot filtra?”, ci “Ce este voie sa ramâna în aerul comprimat?”. Filtrele produc în sistem caderi de presiune, care atrag dupa sine cresterea puterii absorbite si prin aceasta cresterea consumului de energie în sistem. Acest principiu trebuie avut mereu în vedere la alegerea, respectiv utilizarea filtrelor si a metodelor de filtrare prezentate în cele ce urmeaza.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
1234
Diametrul maximal particulei µ m
0,115
40
Densitatea particulei3g/m
0,115
nespecificat
Continut de materiale solide:
Umiditate: Continut de ulei:
1 -40 1 sub 0,012 -20 2 0,13 +2 3 14 +10 4 2,55 nespecificat 5 5,0
23www.agkompressoren.ro
22www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 de suprafata, filtru electronic de separare etc.)- dupa randamentul filtrului (ex. filtru dur, filtru fin, filtru de mare capacitate etc.)- dupã materialul filtrului (ex. filtru textil, filtru de hârtie, filtru din ceramicã, filtru metalic etc.).
Prin folosirea acestor filtre ne putem asigura ca agentii poluanti din aerul aspirat si cei ce se mai adauga în compresor nu ajung în retea si, prin aceasta, la consumatori
Figura 7. Clasele de calitate propuse pentru aerul comprimat.
Primul pas în reducerea poluarii aerului aspirat este prefiltrarea aerului 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 de aspirare, utilizarea ei necesita o atentie deosebita. În primul rând, montarea prefiltrului este oportuna acolo unde dorim sa protejam filtrul scump de aspirare, respectiv cel intern, precum si racitoarele compresorului ALMIG, de aerul 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 mai existã compresoare care funcþioneazã fãrã filtru de aspiraþie, iar compresoarele moderne, fãrã excepþie, sunt totdeauna prevãzute cu filtre uscate de hârtie. Acesta este tipul de filtru care funcþioneazã cu randamentul de separare cel mai convenabil. El separã firele de praf de dimensiunea de 1 µm cu un randament de 96-98 %, iar granulele mai mari, de 5 µm, cu un randament de 99,9 %. Protecþia filtrelor relativ scumpe prin prefiltrare trebuie fãcutã doar în locurile cu concentraþie de praf medie sau peste medie (Fig. 2.). În cazul unor astfel de condiþii de exploatare, se recomandã sã fie comandat în aºa fel compresorul, încât producãtorul sã-l livreze împreunã cu prefiltrul ciclonic (Fig.8.). Al treilea pas în filtrarea materialelor poluante este filtrarea efectuata dupa compresor, dupa iesirea aerului comprimat. Rolul acesteia este, în primul rând, filtrarea substantelor (de ex. ulei) ajunse în aer în timpul comprimarii, respectiv îndepartarea umiditatii produse de racirea intervenita dupa racordul de aer comprimat. Dupa uscatoarele de aer prin adsorbtie, se folosesc filtre în si pentru filtrarea resturilor de materialului absorbant. Astazi, aproape toti producatorii de compresoare ofera deja o gama larga de filtre de retea. Aceste instalatii sunt potrivite pentru filtrarea prafului si uleiului, respectiv a picaturilor de apa si a peliculelor. Un filtru modern 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 poluarea cu praf este filtratã la peste 0,1 µm cu un randament de 99,9%. stimp ce presiunea de rezistenþã nu depãþeºte 0,16 bari (valoare de start), iar poluarea cu praf este filtratã la peste 0,1 µm cu un randament de 99,9%.
Combinatia acestor filtre cu filtre sterile de adsorbtie satisface si cerintele de aplicare din industria alimentara si farmaceutica, precum si din domeniul sanatatii.
3. 3. 2. Alegerea filtrelorAlegerea 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, de debitul de aer prevazut pentru filtrare, depresiunea si temperatura acestuia.
Unelte pneumatice industrialeRulmenti pneumaticiAparate pneumaticeMotoare pneumaticeTurbine pneumaticeTransport pneumatic: material,
prafTehnica fluidelorMaºini de turnatIndustria alimentaraMineritMasini unelteMasini de ambalatMasini textileTehnica filmuluiCilindri pneumaticiComenzi pneumaticeCiocane pneumaticeSablare Pistoale de vopsit
Clasificarea conform PNEUROP 6611/84 Clasele propuse î n functie de utilizare Clasã
Materialsolid
Apã UleiUtilizare
222323224244441324-3
323
3-12432435333132532
33333322515533153533
23www.agkompressoren.ro
22www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 de suprafata, filtru electronic de separare etc.)- dupa randamentul filtrului (ex. filtru dur, filtru fin, filtru de mare capacitate etc.)- dupã materialul filtrului (ex. filtru textil, filtru de hârtie, filtru din ceramicã, filtru metalic etc.).
Prin folosirea acestor filtre ne putem asigura ca agentii poluanti din aerul aspirat si cei ce se mai adauga în compresor nu ajung în retea si, prin aceasta, la consumatori
Figura 7. Clasele de calitate propuse pentru aerul comprimat.
Primul pas în reducerea poluarii aerului aspirat este prefiltrarea aerului 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 de aspirare, utilizarea ei necesita o atentie deosebita. În primul rând, montarea prefiltrului este oportuna acolo unde dorim sa protejam filtrul scump de aspirare, respectiv cel intern, precum si racitoarele compresorului ALMIG, de aerul 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 mai existã compresoare care funcþioneazã fãrã filtru de aspiraþie, iar compresoarele moderne, fãrã excepþie, sunt totdeauna prevãzute cu filtre uscate de hârtie. Acesta este tipul de filtru care funcþioneazã cu randamentul de separare cel mai convenabil. El separã firele de praf de dimensiunea de 1 µm cu un randament de 96-98 %, iar granulele mai mari, de 5 µm, cu un randament de 99,9 %. Protecþia filtrelor relativ scumpe prin prefiltrare trebuie fãcutã doar în locurile cu concentraþie de praf medie sau peste medie (Fig. 2.). În cazul unor astfel de condiþii de exploatare, se recomandã sã fie comandat în aºa fel compresorul, încât producãtorul sã-l livreze împreunã cu prefiltrul ciclonic (Fig.8.). Al treilea pas în filtrarea materialelor poluante este filtrarea efectuata dupa compresor, dupa iesirea aerului comprimat. Rolul acesteia este, în primul rând, filtrarea substantelor (de ex. ulei) ajunse în aer în timpul comprimarii, respectiv îndepartarea umiditatii produse de racirea intervenita dupa racordul de aer comprimat. Dupa uscatoarele de aer prin adsorbtie, se folosesc filtre în si pentru filtrarea resturilor de materialului absorbant. Astazi, aproape toti producatorii de compresoare ofera deja o gama larga de filtre de retea. Aceste instalatii sunt potrivite pentru filtrarea prafului si uleiului, respectiv a picaturilor de apa si a peliculelor. Un filtru modern 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 poluarea cu praf este filtratã la peste 0,1 µm cu un randament de 99,9%. stimp ce presiunea de rezistenþã nu depãþeºte 0,16 bari (valoare de start), iar poluarea cu praf este filtratã la peste 0,1 µm cu un randament de 99,9%.
Combinatia acestor filtre cu filtre sterile de adsorbtie satisface si cerintele de aplicare din industria alimentara si farmaceutica, precum si din domeniul sanatatii.
3. 3. 2. Alegerea filtrelorAlegerea 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, de debitul de aer prevazut pentru filtrare, depresiunea si temperatura acestuia.
Unelte pneumatice industrialeRulmenti pneumaticiAparate pneumaticeMotoare pneumaticeTurbine pneumaticeTransport pneumatic: material,
prafTehnica fluidelorMaºini de turnatIndustria alimentaraMineritMasini unelteMasini de ambalatMasini textileTehnica filmuluiCilindri pneumaticiComenzi pneumaticeCiocane pneumaticeSablare Pistoale de vopsit
Clasificarea conform PNEUROP 6611/84 Clasele propuse î n functie de utilizare Clasã
Materialsolid
Apã UleiUtilizare
222323224244441324-3
323
3-12432435333132532
33333322515533153533
25www.agkompressoren.ro
24www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Este necesar sa fim atenti întotdeauna sa nu alegem un filtru prea mic, deoarece aceasta înseamna introducerea unor elemente de crestere a cheltuielilor, 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 este recomandat sa se acorde atentie anexei nr. 7.7, care indica tipul de filtru potrivit pentru diverse tipuri de compresoare si diverse domenii de de utilizare.
Daca, pe baza celor de mai sus, am ales filtrul potrivit, tot mai ramâne o întrebare fara raspuns, adica cea referitoare la locul de amplasare a filtrelor, respectiv daca e bine sa realizam o statie de filtrare locala sau centrala. Nu exista o regula general valabila. Se poate spune însa ca, daca este nevoie de aer de aceeasi calitate în întreaga retea de aer comprimat si aceasta calitate nu este speciala, este recomandata filtrarea centrala.
În cazul unor cerinte de calitate foarte severe, este recomandata filtrarea locala, respectiv folosirea combinatiei dintre filtrarea locala si cea centrala. În cazul în care este nevoie de aer comprimat steril, poate fi vorbadoar de filtrare locala.
În figura 9 dam exemple de utilizare a filtrarii locale si centrale în cazuri de utilizare identica.
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 acest procedeu, pentru ca la 6,0 bari sa obtinem un punct de roua de +3°C, trebuie mai întâi sa comprimam aerul pâna la 40,0 bari, iar apoi, dupa racirea ulterioara, sa decomprimam acest aer pâna la presiunea necesara.
Pentru a îndeparta umiditatea din sistem, aerul comprimat trebuie uscat. În timpul uscarii, umiditatea aerului comprimat este redusa, prin refrigerare sau prin utilizarea procedeelor fizice respectiv chimice, pânã la valorile date, pe cât posibil la un nivel la care sã nu se mai separe apã din aerul comprimat. Pentru caracterizarea umiditãþii aerului, se foloseºte o
Figura 9. Moduri de filtrare localã ºi centralã în cazuri de utilizare identicã
temperaturã numitã punct de rouã. Tehnica aerului comprimat foloseºte douã tipuri de puncte de rouã:
- punctul de roua atmosferic, acea temperatura sub care, prin racire, din aerul la presiune atmosferica porneste separarea umiditatii,
- punctul de roua sub presiune, acea temperatura produsa în general 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 de roua si temperatura aerului comprimat coincid doar în cazuri exceptionale. În anexa nr.7.6. s-a plasat diagrama punctului de roua al aerului, în care se poate gasi legatura dintre temperatura, presiunea si umiditatea aerului.
Conform principiul de functionare se utilizeaza doua modalitati de uscare, prin refrigerare si respectiv adsorbtie. Folosirea lor este influentata si de punctul de roua care poate fi atins sub presiune.
Figura 8. Filtru de aer modern, cu prefiltru în
25www.agkompressoren.ro
24www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Este necesar sa fim atenti întotdeauna sa nu alegem un filtru prea mic, deoarece aceasta înseamna introducerea unor elemente de crestere a cheltuielilor, 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 este recomandat sa se acorde atentie anexei nr. 7.7, care indica tipul de filtru potrivit pentru diverse tipuri de compresoare si diverse domenii de de utilizare.
Daca, pe baza celor de mai sus, am ales filtrul potrivit, tot mai ramâne o întrebare fara raspuns, adica cea referitoare la locul de amplasare a filtrelor, respectiv daca e bine sa realizam o statie de filtrare locala sau centrala. Nu exista o regula general valabila. Se poate spune însa ca, daca este nevoie de aer de aceeasi calitate în întreaga retea de aer comprimat si aceasta calitate nu este speciala, este recomandata filtrarea centrala.
În cazul unor cerinte de calitate foarte severe, este recomandata filtrarea locala, respectiv folosirea combinatiei dintre filtrarea locala si cea centrala. În cazul în care este nevoie de aer comprimat steril, poate fi vorbadoar de filtrare locala.
În figura 9 dam exemple de utilizare a filtrarii locale si centrale în cazuri de utilizare identica.
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 acest procedeu, pentru ca la 6,0 bari sa obtinem un punct de roua de +3°C, trebuie mai întâi sa comprimam aerul pâna la 40,0 bari, iar apoi, dupa racirea ulterioara, sa decomprimam acest aer pâna la presiunea necesara.
Pentru a îndeparta umiditatea din sistem, aerul comprimat trebuie uscat. În timpul uscarii, umiditatea aerului comprimat este redusa, prin refrigerare sau prin utilizarea procedeelor fizice respectiv chimice, pânã la valorile date, pe cât posibil la un nivel la care sã nu se mai separe apã din aerul comprimat. Pentru caracterizarea umiditãþii aerului, se foloseºte o
Figura 9. Moduri de filtrare localã ºi centralã în cazuri de utilizare identicã
temperaturã numitã punct de rouã. Tehnica aerului comprimat foloseºte douã tipuri de puncte de rouã:
- punctul de roua atmosferic, acea temperatura sub care, prin racire, din aerul la presiune atmosferica porneste separarea umiditatii,
- punctul de roua sub presiune, acea temperatura produsa în general 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 de roua si temperatura aerului comprimat coincid doar în cazuri exceptionale. În anexa nr.7.6. s-a plasat diagrama punctului de roua al aerului, în care se poate gasi legatura dintre temperatura, presiunea si umiditatea aerului.
Conform principiul de functionare se utilizeaza doua modalitati de uscare, prin refrigerare si respectiv adsorbtie. Folosirea lor este influentata si de punctul de roua care poate fi atins sub presiune.
Figura 8. Filtru de aer modern, cu prefiltru în
27www.agkompressoren.ro
26www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 prin refrigerare, punctul de roua minim sub presiune ce poate fi atins este de +2°C. Daca aerul s-ar raci sub aceasta temperatura condensul din schimbatorul de caldura ar îngheta si ar face imposibila functionarea uscatorului.
Figura 10. Principiul de functionare a uscatoarelor prin refrigerare
Uscatoarele prin regfrigerare folosesc un bine cunoscut circuit al agentilor 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 condensul obtinut în timpul refrigerarii se extrage în separatoarele de picuri de mare capacitate. (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 este prezentata în figura 10.
Deci, cu ajutorul acestor uscatoare, aerul comprimat care iese din compresor 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 o temperatura 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 retea pâna când aerul comprimat nu se raceste sub +2 °C.
Punctul de roua sub presiune atins în uscatoarele cu racire depinde de caracteristicile aerului ce intra în uscator. Producatorii dau debitul recalculat 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 a aerului comprimat de +35 °C si o presiune de 7,0 bari. În cazul unor valori reale diferite de acestea, datele oferite în catalogul uscatoarelor trebuie corectate.
În prezent, uscatoarele prin refrigerare se pot gasi într-o gama larga de capacitati, în serie între 0,3-300 m3/min., iar în cazul unor solicitari speciale se produc chiar pâna la 10.000 m3/min. Figura nr.11 prezinta o familie de uscatoare ALMIG.
Figura 11. Uscatoare prin refrigerare ALMiG ADQ
3.3.5. Uscatoare prin adsorbtie În 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 leaga fizic umiditatea din aerul comprimat prin condensare capilara, în timp ce temperatura aerului nu se modifica. Agentul absorbant se satureaza dupa adsorbtia unei anumite cantitatide apa, si atunci, în scopul atingerii în continuare a efectului de uscare trebuie îndepartata apa din el. Aceasta regenerare se realizeaza în majoritatea cazurilor pe calea transmiterii caldurii. De materialele absorbante folosite depind punctul de roua sub presiune 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
Aer comprimat la cca. 3 - 5 °C Separator
picuri
Compresor de frig cuschimbãtor de cãldurã
Schimbãtor de cãldurãaer/aer
Temperaturã intrare = 35°C
Temperaturã ieºire= 27°C
27www.agkompressoren.ro
26www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 prin refrigerare, punctul de roua minim sub presiune ce poate fi atins este de +2°C. Daca aerul s-ar raci sub aceasta temperatura condensul din schimbatorul de caldura ar îngheta si ar face imposibila functionarea uscatorului.
Figura 10. Principiul de functionare a uscatoarelor prin refrigerare
Uscatoarele prin regfrigerare folosesc un bine cunoscut circuit al agentilor 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 condensul obtinut în timpul refrigerarii se extrage în separatoarele de picuri de mare capacitate. (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 este prezentata în figura 10.
Deci, cu ajutorul acestor uscatoare, aerul comprimat care iese din compresor 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 o temperatura 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 retea pâna când aerul comprimat nu se raceste sub +2 °C.
Punctul de roua sub presiune atins în uscatoarele cu racire depinde de caracteristicile aerului ce intra în uscator. Producatorii dau debitul recalculat 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 a aerului comprimat de +35 °C si o presiune de 7,0 bari. În cazul unor valori reale diferite de acestea, datele oferite în catalogul uscatoarelor trebuie corectate.
În prezent, uscatoarele prin refrigerare se pot gasi într-o gama larga de capacitati, în serie între 0,3-300 m3/min., iar în cazul unor solicitari speciale se produc chiar pâna la 10.000 m3/min. Figura nr.11 prezinta o familie de uscatoare ALMIG.
Figura 11. Uscatoare prin refrigerare ALMiG ADQ
3.3.5. Uscatoare prin adsorbtie În 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 leaga fizic umiditatea din aerul comprimat prin condensare capilara, în timp ce temperatura aerului nu se modifica. Agentul absorbant se satureaza dupa adsorbtia unei anumite cantitatide apa, si atunci, în scopul atingerii în continuare a efectului de uscare trebuie îndepartata apa din el. Aceasta regenerare se realizeaza în majoritatea cazurilor pe calea transmiterii caldurii. De materialele absorbante folosite depind punctul de roua sub presiune 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
Aer comprimat la cca. 3 - 5 °C Separator
picuri
Compresor de frig cuschimbãtor de cãldurã
Schimbãtor de cãldurãaer/aer
Temperaturã intrare = 35°C
Temperaturã ieºire= 27°C
29www.agkompressoren.ro
28www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 sub presiune -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 utilizarii unei 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 caldura interna, la care necesarul de caldura pentru regenerare este asigurat în general de corpuri de încalzire electrice, care se aseaza în materialul absorbant. Si aici este nevoie de putin aer comprimat (2-3 %) pentru a putea elimina aburii evaporati.
- uscatoare cu adsorbtie regenerate cu sursa de caldura externa, la care necesarul de caldura pentru regenerare este asigurat prin utilizarea unei cantitati de caldura externa, avuta la dispozitie în general ca reziduuri. 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
regenerarea are loc cu caldura reziduala a aerului comprimat din compresor. La astfel de uscatoare, consumul de aer comprimat si de energie electrica este nul, deci joaca un rol important în producerea rentabila a aerului de înalta calitate.
Esenþial pentru uscarea prin adsorbþie este cã absorbantul leagã pe 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, sunt utilizate în tehnica aerului comprimat în cazuri foarte rare. Ele intra în discutie 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 sub presiune 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 modificarea acestuia 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 trebuie introdus lubrifiant la locul de iesire. Acest lucru este obligatoriu pentru o utilizare rentabila si sigura a elementului pneumatic sau uneltei pneumatice. Ungerea necorespunzãtoare duce la cresterea uzurii partilor componente care se freaca, determina scaderea randamentului si defectarea lor înainte de termen, ceea ce atrage dupa sine cresterea cheltuielilor de întretinere (Fig.13). Date fiind aceste aspecte, lubrifierea corespunzatoare este deosebit de importanta. În majoritatea cazurilor de retele de aer comprimat din 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 ele exista, nu se acorda suficienta atentie completarii sistematice a ungatorului de linie.
Tehnica aerului comprimat utilizeaza pentru lubrifierea uneltelor sisteme din ce în ce mai moderne. În fig.14 se poate vedea imaginea unui ungator de linie. Acest dispozitiv se monteaza pe ramificatia catre un grup de consumatori, sau direct pe conducta principala de aer comprimat. La ora actuala 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 cea mai mare capacitate este potrivit pentru tratarea aerului comprimat de 900 m3/ora. Aceasta solutie are numeroase avantaje fata de producerea traditionala a aerului, astfel:
scade cantitatea de ulei utilizat pentru ungerea utilajelor, deoarece în cazul aceluiaºi numãr de unelte, aparatul de pulverizat ceaþa de ulei
Intrare aercomprimat
Ieºire aercomprimat
29www.agkompressoren.ro
28www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 sub presiune -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 utilizarii unei 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 caldura interna, la care necesarul de caldura pentru regenerare este asigurat în general de corpuri de încalzire electrice, care se aseaza în materialul absorbant. Si aici este nevoie de putin aer comprimat (2-3 %) pentru a putea elimina aburii evaporati.
- uscatoare cu adsorbtie regenerate cu sursa de caldura externa, la care necesarul de caldura pentru regenerare este asigurat prin utilizarea unei cantitati de caldura externa, avuta la dispozitie în general ca reziduuri. 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
regenerarea are loc cu caldura reziduala a aerului comprimat din compresor. La astfel de uscatoare, consumul de aer comprimat si de energie electrica este nul, deci joaca un rol important în producerea rentabila a aerului de înalta calitate.
Esenþial pentru uscarea prin adsorbþie este cã absorbantul leagã pe 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, sunt utilizate în tehnica aerului comprimat în cazuri foarte rare. Ele intra în discutie 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 sub presiune 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 modificarea acestuia 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 trebuie introdus lubrifiant la locul de iesire. Acest lucru este obligatoriu pentru o utilizare rentabila si sigura a elementului pneumatic sau uneltei pneumatice. Ungerea necorespunzãtoare duce la cresterea uzurii partilor componente care se freaca, determina scaderea randamentului si defectarea lor înainte de termen, ceea ce atrage dupa sine cresterea cheltuielilor de întretinere (Fig.13). Date fiind aceste aspecte, lubrifierea corespunzatoare este deosebit de importanta. În majoritatea cazurilor de retele de aer comprimat din 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 ele exista, nu se acorda suficienta atentie completarii sistematice a ungatorului de linie.
Tehnica aerului comprimat utilizeaza pentru lubrifierea uneltelor sisteme din ce în ce mai moderne. În fig.14 se poate vedea imaginea unui ungator de linie. Acest dispozitiv se monteaza pe ramificatia catre un grup de consumatori, sau direct pe conducta principala de aer comprimat. La ora actuala 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 cea mai mare capacitate este potrivit pentru tratarea aerului comprimat de 900 m3/ora. Aceasta solutie are numeroase avantaje fata de producerea traditionala a aerului, astfel:
scade cantitatea de ulei utilizat pentru ungerea utilajelor, deoarece în cazul aceluiaºi numãr de unelte, aparatul de pulverizat ceaþa de ulei
Intrare aercomprimat
Ieºire aercomprimat
31www.agkompressoren.ro
30www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
asigurã un efect corespunzãtor de ungere chiar ºi cu 10 % din consumul de ulei 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 creste siguranta lor de functionare ca urmare a lubrifierii sigure si de mare randament,
- rezervorul mare de ulei asigura perioade de completare la 6 luni,
- nu existã cãderi de presiune în instalaþie, care faþã de sistemele clasice face posibilã economisirea energiei corespunzãtoare la 0,8 bari
duce la scãderea cu cel puþin 25% a pierderilor cantitative apãrute în reþea, deoarece multe racorduri cu filet, cu risc potenþial de scurgere, specifice sistemelor clasice de tratare a aerului, pot fi eliminate din reþeaua de aer comprimat.
Figura nr.13. Efectul lubrifierii asupra parametrilor uneltelor pneumatice
Dupa cum reiese si din aspectele tratate anterior, este evident ca energia necesara pentru producerea aerului comprimat este în strânsa legatura cu problemele de calitate. Nu este indiferent ce solutie se alege pentru îndeplinirea sarcinilor date, respectiv pentru satisfacerea cerintelor consumatorilor. 3.5. Efectul întretinerii asupra utilizariiÎntretinerea, ca tot ceea ce este legat de utilizarea aerului comprimat, are o influenta importanta asupra utilizarii energiei din întregul sistem si asupra productiei, deoarece are efect asupra:- puterii consumatorilor,- cantitatii de aer comprimat consumate,- productivitatii uzinei,- sigurantei productiei,- consumului de energie industriala.Unealta prost întretinuta se uzeaza mai repede decât ar trebui, si ca urmare a acestui fapt nu poate da randamentul nominal nici chiar în conditii 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 cu efectul presiunii scazute a retelei. Toate efectele defavorabile enumerate anterior, 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
Rand
amen
t %
Turaþie %20 40 60 80 100
6 bar
6 bar
5 bar
unealtã prost întreþinutã
unealtã bine întreþinutã
31www.agkompressoren.ro
30www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
asigurã un efect corespunzãtor de ungere chiar ºi cu 10 % din consumul de ulei 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 creste siguranta lor de functionare ca urmare a lubrifierii sigure si de mare randament,
- rezervorul mare de ulei asigura perioade de completare la 6 luni,
- nu existã cãderi de presiune în instalaþie, care faþã de sistemele clasice face posibilã economisirea energiei corespunzãtoare la 0,8 bari
duce la scãderea cu cel puþin 25% a pierderilor cantitative apãrute în reþea, deoarece multe racorduri cu filet, cu risc potenþial de scurgere, specifice sistemelor clasice de tratare a aerului, pot fi eliminate din reþeaua de aer comprimat.
Figura nr.13. Efectul lubrifierii asupra parametrilor uneltelor pneumatice
Dupa cum reiese si din aspectele tratate anterior, este evident ca energia necesara pentru producerea aerului comprimat este în strânsa legatura cu problemele de calitate. Nu este indiferent ce solutie se alege pentru îndeplinirea sarcinilor date, respectiv pentru satisfacerea cerintelor consumatorilor. 3.5. Efectul întretinerii asupra utilizariiÎntretinerea, ca tot ceea ce este legat de utilizarea aerului comprimat, are o influenta importanta asupra utilizarii energiei din întregul sistem si asupra productiei, deoarece are efect asupra:- puterii consumatorilor,- cantitatii de aer comprimat consumate,- productivitatii uzinei,- sigurantei productiei,- consumului de energie industriala.Unealta prost întretinuta se uzeaza mai repede decât ar trebui, si ca urmare a acestui fapt nu poate da randamentul nominal nici chiar în conditii 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 cu efectul presiunii scazute a retelei. Toate efectele defavorabile enumerate anterior, 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
Rand
amen
t %
Turaþie %20 40 60 80 100
6 bar
6 bar
5 bar
unealtã prost întreþinutã
unealtã bine întreþinutã
33www.agkompressoren.ro
32www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Cu ajutorul acesteia se poate asigura, din punct de vedere energetic, utilizarea optima a aerului comprimat.
3.6. Debitul de aer comprimatDebitul de aer comprimat produs cu ajutorul unui compresor este
potrivit consumatorilor daca asigura un randament de 100% la presiunea prevazuta de producator. Pentru a stabili puterea compresorului, trebuie sa se 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 al doilea rând acela în care trebuie ales un compresor corespunzator unui sistem 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 tabelul indicator al compresoarelor vechi. Chiar si în conditii de întretinere atenta, puterea compresoarelor învechite, exploatate de mai multi ani, poate fi deosebit de diferita fata de valorile nominale date din fabrica. Valoarea erorii este influentata desigur de mai multi factori si poate ajunge chiar la 40%. De aceea, compresoarele noi se aleg doar dupa determinarea prin masurare a consumului de aer comprimat industrial. Pentru masurare exista mai multe posibilitãþi. Se poate mãsura debitul aerului la aspirare si la iesirea din compresor.
Masurarea la aspirare, în conducta de aspirare a compresorului, cu anemometre, este cea mai simpla. Ca rezultat al acesteia se poate afla cu exactitate transportul de aer real al compresorului. Din acesta, folosind datele de exploatare ale compresorului, se poate calcula simplu consumul de aer comprimat.
Figura 16. Influenta presiunii aerului comprimat ºi a numarului de consumatori asupra cerintelor cantitative
În cazul masurarii efectuate la iesirea din compresor, este necesara instalarea unei diafragme de masurare sau a unui contor de gaz. Astfel se obtine debitulde aer comprimat – partial sau total - produs de compresor. 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
fabrici sau uzine la punctele de racord ale consumatorilor. Calculul aerului comprimat necesar constituie o problema la un anumit nivel de uzura al consumatorilor 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 pierderile din întregul sistem. La alegerea compresoarelor noi, trebuie luat în considerare efectul reducerii consumului din proiectul de reconstructie elaborat pentru scaderea pierderilor. Rezultatele astfel obtinute trebuie marite cu cresterea consumului de aer comprimat prevazuta în proiectul de dezvoltare viitoare, respectiv cu o rezerva de 20%. Aceasta valoare reprezinta necesarul de aer comprimat al sistemului dat.
În cazul sistemelor noi de aer comprimat, ce urmeaza sa fie realizate, debitul necesar se poate determina numai pe baza de calcul. Aici, datele de pornire le constituie numarul si tipul consumatorilor de aerprevazuti. Datele consumului din catalogul de fabricatie primit pot fi totalizate numai luând în considerare factorii ce pot influenta consumul, ºi anume:
Figura nr.17 Factori de exploatare
Presiune (bar) Nr. consumatoriK1 K2
5,0 20,8 0,966,0 41,0 0,907,0 61,2 0,858,0 81,4 0,80
K3
Masina de gaurit
Maºinã de ºlefuit 0,40
0,15
0,20
0,10
0,30
M a s i n a d e
Soneta cu berbec
Ciocan pneumatic
Pistol de purjare
33www.agkompressoren.ro
32www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Cu ajutorul acesteia se poate asigura, din punct de vedere energetic, utilizarea optima a aerului comprimat.
3.6. Debitul de aer comprimatDebitul de aer comprimat produs cu ajutorul unui compresor este
potrivit consumatorilor daca asigura un randament de 100% la presiunea prevazuta de producator. Pentru a stabili puterea compresorului, trebuie sa se 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 al doilea rând acela în care trebuie ales un compresor corespunzator unui sistem 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 tabelul indicator al compresoarelor vechi. Chiar si în conditii de întretinere atenta, puterea compresoarelor învechite, exploatate de mai multi ani, poate fi deosebit de diferita fata de valorile nominale date din fabrica. Valoarea erorii este influentata desigur de mai multi factori si poate ajunge chiar la 40%. De aceea, compresoarele noi se aleg doar dupa determinarea prin masurare a consumului de aer comprimat industrial. Pentru masurare exista mai multe posibilitãþi. Se poate mãsura debitul aerului la aspirare si la iesirea din compresor.
Masurarea la aspirare, în conducta de aspirare a compresorului, cu anemometre, este cea mai simpla. Ca rezultat al acesteia se poate afla cu exactitate transportul de aer real al compresorului. Din acesta, folosind datele de exploatare ale compresorului, se poate calcula simplu consumul de aer comprimat.
Figura 16. Influenta presiunii aerului comprimat ºi a numarului de consumatori asupra cerintelor cantitative
În cazul masurarii efectuate la iesirea din compresor, este necesara instalarea unei diafragme de masurare sau a unui contor de gaz. Astfel se obtine debitulde aer comprimat – partial sau total - produs de compresor. 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
fabrici sau uzine la punctele de racord ale consumatorilor. Calculul aerului comprimat necesar constituie o problema la un anumit nivel de uzura al consumatorilor 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 pierderile din întregul sistem. La alegerea compresoarelor noi, trebuie luat în considerare efectul reducerii consumului din proiectul de reconstructie elaborat pentru scaderea pierderilor. Rezultatele astfel obtinute trebuie marite cu cresterea consumului de aer comprimat prevazuta în proiectul de dezvoltare viitoare, respectiv cu o rezerva de 20%. Aceasta valoare reprezinta necesarul de aer comprimat al sistemului dat.
În cazul sistemelor noi de aer comprimat, ce urmeaza sa fie realizate, debitul necesar se poate determina numai pe baza de calcul. Aici, datele de pornire le constituie numarul si tipul consumatorilor de aerprevazuti. Datele consumului din catalogul de fabricatie primit pot fi totalizate numai luând în considerare factorii ce pot influenta consumul, ºi anume:
Figura nr.17 Factori de exploatare
Presiune (bar) Nr. consumatoriK1 K2
5,0 20,8 0,966,0 41,0 0,907,0 61,2 0,858,0 81,4 0,80
K3
Masina de gaurit
Maºinã de ºlefuit 0,40
0,15
0,20
0,10
0,30
M a s i n a d e
Soneta cu berbec
Ciocan pneumatic
Pistol de purjare
35www.agkompressoren.ro
34www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
- 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 tipuri 13identice 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. Anexa nr.7.2 prezinta un exemplu în acest sens. Tot în anexa s-au plasat câteva tabele 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 poate gasi datele de consum ale cilindrilor pneumatici si duzelor de aer în anexele 7.4 ºi 7.5. Din punctul de vedere al consumului de energie, are o mare importanta determinarea cerintelor cantitative, deoarece compresorul ales în mod gresit înseamna oricum o pierdere energetica. Daca puterea compresorului este prea mare comparativ cu cerintele consumatorilor, acesta trebuie sa functioneze mult timp în gol, iar, din punct de vedere energetic, 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 asigura presiunea optima. Acest lucru se manifesta prin scaderea randamentului consumatorilor. (Cap.3.1.).
În afara de stabilirea datelor cantitative, mai are importanta si numarul si capacitatea compresoarelor utilizate pentru a satisface consumul necesar dat (Cap.5.4.).
Daca, în baza celor de mai sus, dispunem de cerinþele consumatorului, trebuie sa examinam efectul pe care îl are asupra acestuia sistemul de aer comprimat aflat între compresor ºi consumatori. Doar cunoscând aceste date se poate începe alegerea compresorului corespunzator.
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 si calitatea aerului.
Din pacate, aceasta nu se poate realiza în practica deoarece, chiar si la reteaua construita si întretinuta foarte bine, se produce pierdere cantitativa, respectiv cadere de presiune. Întrucât fiecare tip de pierdere cauzeaza cresterea consumului de energie al statiei de compresoare, specialistii, chiar daca nu pot sa le elimine, se straduiesc sa le reduca la un nivel 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 functionare ireprosabila un debit de aer continuu, care se realizeaza prin utilizarea unui rezervor de aer comprimat corect dimensionat. Rezervoarele pot fi grunduite, lacuite sau zincate interior si exterior, în executie verticala sau orizontala. (vezi fig. 18).Ele îndeplinesc urmatoarele sarcini:
- Stocare de aer comprimatCompresorul creeaza în rezervor un
volum de stocare, care compenseaza în retea variatiile consumului de aer comprimat si, prin aceas ta , f recventa de comutare a compresorului.
- Amortizarea pulsatieiCompresoarele refulante produc un flux
pulsativ de aer comprimat, care se amortizeazã prin volumul rezervorului.
- Separarea condensuluiPrin racirea aerului comprimat, pe peretele rezervorului se
formeaza condens, care se aduna în partea inferioara a rezervorului, de unde se poate evacua fara probleme.
Frecvenþa de cuplare a compresorului depinde de mãrimea respectiva a electromotorului (vezi tabelul din figura 19).
Figura 18. Rezervor
vertical de aer comprimat
35www.agkompressoren.ro
34www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
- 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 tipuri 13identice 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. Anexa nr.7.2 prezinta un exemplu în acest sens. Tot în anexa s-au plasat câteva tabele 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 poate gasi datele de consum ale cilindrilor pneumatici si duzelor de aer în anexele 7.4 ºi 7.5. Din punctul de vedere al consumului de energie, are o mare importanta determinarea cerintelor cantitative, deoarece compresorul ales în mod gresit înseamna oricum o pierdere energetica. Daca puterea compresorului este prea mare comparativ cu cerintele consumatorilor, acesta trebuie sa functioneze mult timp în gol, iar, din punct de vedere energetic, 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 asigura presiunea optima. Acest lucru se manifesta prin scaderea randamentului consumatorilor. (Cap.3.1.).
În afara de stabilirea datelor cantitative, mai are importanta si numarul si capacitatea compresoarelor utilizate pentru a satisface consumul necesar dat (Cap.5.4.).
Daca, în baza celor de mai sus, dispunem de cerinþele consumatorului, trebuie sa examinam efectul pe care îl are asupra acestuia sistemul de aer comprimat aflat între compresor ºi consumatori. Doar cunoscând aceste date se poate începe alegerea compresorului corespunzator.
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 si calitatea aerului.
Din pacate, aceasta nu se poate realiza în practica deoarece, chiar si la reteaua construita si întretinuta foarte bine, se produce pierdere cantitativa, respectiv cadere de presiune. Întrucât fiecare tip de pierdere cauzeaza cresterea consumului de energie al statiei de compresoare, specialistii, chiar daca nu pot sa le elimine, se straduiesc sa le reduca la un nivel 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 functionare ireprosabila un debit de aer continuu, care se realizeaza prin utilizarea unui rezervor de aer comprimat corect dimensionat. Rezervoarele pot fi grunduite, lacuite sau zincate interior si exterior, în executie verticala sau orizontala. (vezi fig. 18).Ele îndeplinesc urmatoarele sarcini:
- Stocare de aer comprimatCompresorul creeaza în rezervor un
volum de stocare, care compenseaza în retea variatiile consumului de aer comprimat si, prin aceas ta , f recventa de comutare a compresorului.
- Amortizarea pulsatieiCompresoarele refulante produc un flux
pulsativ de aer comprimat, care se amortizeazã prin volumul rezervorului.
- Separarea condensuluiPrin racirea aerului comprimat, pe peretele rezervorului se
formeaza condens, care se aduna în partea inferioara a rezervorului, de unde se poate evacua fara probleme.
Frecvenþa de cuplare a compresorului depinde de mãrimea respectiva a electromotorului (vezi tabelul din figura 19).
Figura 18. Rezervor
vertical de aer comprimat
37www.agkompressoren.ro
36www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
4.1.1 Calculul dimensiunii rezervoruluiO valoare ajutatoare pentru determinarea marimii compresorului furnizeaza formula de mai jos. La instalatii multiple ea se refera la compresorul de sarcinãde vârf:
unde:V = volumul rezervorului de aer comprimat în
3m3Vol = debitul volumetric in m /ora (DIN 1945)ef
p = 1 barR
z = 8 hs
Äp= 2 bar
Un rezervor standard de aer comprimat exact la aceasta dimensiune 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 comprimat sunt:
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 – capacitatii de la 200, la punere în functiune trebuie supuse verificarii de prima data; recipientele de presiune, începând de la un produs al presiunii – capacitatii de la 1000 în sus trebuie supuse suplimentar la verificari periodice de catre specialisti (de ex. TÜV).
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. Reteaua de aer comprimat poate fi împartita în 5 parti (fig. 20):
1. Conducte si elemente componente ale staþiei de compresoare,
2. Conducta magistrala,3. Conducta de distributie4. Conducta de racordare 5. 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 multi factori. Iata mai întâi problemele legate de conducte:
4.2.1. Conductele La alegerea conductelor nu exista reguli universal valabile. În
fiecare caz în parte, modul de utilizare dat determina care material este cel mai 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 materiale plastice sau din metale neferoase. În cele ce urmeaza, vom rezuma acele aspecte 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
Putere nominala
kW
Frecventa orara permisa de cuplare a
motorului
7,5 20
8 pânã la 6
4
3
11 pâ na la 55
75 pâ na la 160
200 pâ na la 450
ps
Ref
Ä x z x 4
p x VolV =
Figura19. Frecvenþa de cuplare a compresoarelor în funcþie de
mãrimea motorului de acþionare
ps
Ref
Ä x z x 4
p x VolV =
bar 2 x h 8 x 4
bar 1 x /m 2401-
h3
= 3=3,75 m
Pentru: 3Vol = 240 m /ora = 4 ef
3m /minp = 1 barR
1 conducta si elemente ale statiei de compresoare;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
separatord
e p
icã
turi
uscãtor
prize
prize (rezervã)
Figura 20. Elementele reþelei de aer comprimat
37www.agkompressoren.ro
36www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
4.1.1 Calculul dimensiunii rezervoruluiO valoare ajutatoare pentru determinarea marimii compresorului furnizeaza formula de mai jos. La instalatii multiple ea se refera la compresorul de sarcinãde vârf:
unde:V = volumul rezervorului de aer comprimat în
3m3Vol = debitul volumetric in m /ora (DIN 1945)ef
p = 1 barR
z = 8 hs
Äp= 2 bar
Un rezervor standard de aer comprimat exact la aceasta dimensiune 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 comprimat sunt:
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 – capacitatii de la 200, la punere în functiune trebuie supuse verificarii de prima data; recipientele de presiune, începând de la un produs al presiunii – capacitatii de la 1000 în sus trebuie supuse suplimentar la verificari periodice de catre specialisti (de ex. TÜV).
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. Reteaua de aer comprimat poate fi împartita în 5 parti (fig. 20):
1. Conducte si elemente componente ale staþiei de compresoare,
2. Conducta magistrala,3. Conducta de distributie4. Conducta de racordare 5. 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 multi factori. Iata mai întâi problemele legate de conducte:
4.2.1. Conductele La alegerea conductelor nu exista reguli universal valabile. În
fiecare caz în parte, modul de utilizare dat determina care material este cel mai 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 materiale plastice sau din metale neferoase. În cele ce urmeaza, vom rezuma acele aspecte 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
Putere nominala
kW
Frecventa orara permisa de cuplare a
motorului
7,5 20
8 pânã la 6
4
3
11 pâ na la 55
75 pâ na la 160
200 pâ na la 450
ps
Ref
Ä x z x 4
p x VolV =
Figura19. Frecvenþa de cuplare a compresoarelor în funcþie de
mãrimea motorului de acþionare
ps
Ref
Ä x z x 4
p x VolV =
bar 2 x h 8 x 4
bar 1 x /m 2401-
h3
= 3=3,75 m
Pentru: 3Vol = 240 m /ora = 4 ef
3m /minp = 1 barR
1 conducta si elemente ale statiei de compresoare;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
separatord
e p
icã
turi
uscãtor
prize
prize (rezervã)
Figura 20. Elementele reþelei de aer comprimat
39www.agkompressoren.ro
38www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
21 ofera ajutor la determinarea diametrului de teava aferent conditiilor de lucru 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 este de 80 bari, iar în cazul conductelor confectionate din cupru poate fi de 140 bari, independent de temperatura. În cazul retelelor construite din material plastic, exista o corelatie strânsa între presiunea maxima de lucru si temperatura 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 cu cresterea temperaturii scade rapid presiunea maxima admisa si durata de functionare.
De aceea este foarte important de reþinut cã nu este voie sã se instaleze 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 al conductei
Din punctul de vedere al rezistentei la temperatura, cele mai rele sunt conductele din PVC si din polietilena, iar cele mai bune sunt cele facute din 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. AGRE TEC, care este în prezent materialul ce dispune de calitatile cele mai convenabile pentru construirea retelelor de max.10 bari.
În figura 22. se poate vedea raportul temperatura - presiune pentru conducta realizata din acest material. Din punctul de vedere al alegerii conductelor potrivite, este importanta netezimea interioara a peretilor conductelor, nu numai pentru ca ea influenteaza rezistenta la transport, ci si pentru ca aceasta are influenta si asupra eventualelor depuneri formate în conducte. Din acest punct de vedere, conductele din material plastic si de cauciuc sunt cele mai preferate, deoarece netezimea peretilor interiori este cu o treapta mai buna decât cea a tevilor din otel.
Alegerea este influentata de usurinta la instalare si de masa totala a sistemului. În acest sens sistemele din material plastic sunt în avantaj fata de materialele obisnuite.
Montarea lor este simpla, masa lor fiind mai mica cu 60 - 85% decât a conductelor de otel cu dimensiuni identice. În figura nr.23 se pot vedea câteva 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 acolo unde nu este nevoie, pe cât posibil, de întretinere, respectiv operatiunile periodice de întretinere pot fi efectuate ti de persoane necalificate. Si din acest punct de vedere, conductele din material plastic sunt considerate avantajoase fata de cele din otel.
Figura 22. Raportul presiune-temperatura la conductele din material plastic
10
20
50
100
200
500
1000
2000
5000
10000
5000
1000
2000
500
200
100
500
400
300
250
200
150
100
2
3
45
7
1520
1070
50
40
30
25
20
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-presiune
bar
Lungimeconductã
m
Diametru interior conductãmm
Pierdere de presiunebar
Debit aspirat
3m /h
0
2
4
6
8
10
12
14
16
20 30 40 50 60 70 80°C
Bar
39www.agkompressoren.ro
38www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
21 ofera ajutor la determinarea diametrului de teava aferent conditiilor de lucru 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 este de 80 bari, iar în cazul conductelor confectionate din cupru poate fi de 140 bari, independent de temperatura. În cazul retelelor construite din material plastic, exista o corelatie strânsa între presiunea maxima de lucru si temperatura 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 cu cresterea temperaturii scade rapid presiunea maxima admisa si durata de functionare.
De aceea este foarte important de reþinut cã nu este voie sã se instaleze 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 al conductei
Din punctul de vedere al rezistentei la temperatura, cele mai rele sunt conductele din PVC si din polietilena, iar cele mai bune sunt cele facute din 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. AGRE TEC, care este în prezent materialul ce dispune de calitatile cele mai convenabile pentru construirea retelelor de max.10 bari.
În figura 22. se poate vedea raportul temperatura - presiune pentru conducta realizata din acest material. Din punctul de vedere al alegerii conductelor potrivite, este importanta netezimea interioara a peretilor conductelor, nu numai pentru ca ea influenteaza rezistenta la transport, ci si pentru ca aceasta are influenta si asupra eventualelor depuneri formate în conducte. Din acest punct de vedere, conductele din material plastic si de cauciuc sunt cele mai preferate, deoarece netezimea peretilor interiori este cu o treapta mai buna decât cea a tevilor din otel.
Alegerea este influentata de usurinta la instalare si de masa totala a sistemului. În acest sens sistemele din material plastic sunt în avantaj fata de materialele obisnuite.
Montarea lor este simpla, masa lor fiind mai mica cu 60 - 85% decât a conductelor de otel cu dimensiuni identice. În figura nr.23 se pot vedea câteva 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 acolo unde nu este nevoie, pe cât posibil, de întretinere, respectiv operatiunile periodice de întretinere pot fi efectuate ti de persoane necalificate. Si din acest punct de vedere, conductele din material plastic sunt considerate avantajoase fata de cele din otel.
Figura 22. Raportul presiune-temperatura la conductele din material plastic
10
20
50
100
200
500
1000
2000
5000
10000
5000
1000
2000
500
200
100
500
400
300
250
200
150
100
2
3
45
7
1520
1070
50
40
30
25
20
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-presiune
bar
Lungimeconductã
m
Diametru interior conductãmm
Pierdere de presiunebar
Debit aspirat
3m /h
0
2
4
6
8
10
12
14
16
20 30 40 50 60 70 80°C
Bar
41www.agkompressoren.ro
40www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 câteva
exemple. Pornind dinspre consumator se vede, în primul rând, racordul rapid (9), care are ca scop sa împiedice scurgerea libera a aerului comprimat atunci când se schimba o unealta. ªi în racordurile proiectate ºi fabricate cât se poate de bine apare o scadere de presiune de min. 0,2 bari. Urmatorul element este furtunul (8), care poate fi executat drept, respectiv în spirala. În cazul 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 în cazul furtunului 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 unui filtru bun ºi a unui ungãtor de linie este de 0,2 bari. Acum nu se ia în considerare regulatorul de presiune, pentru cã scopul cãderii de presiune apãrutã pe acesta este tocmai acela de a asigura presiunea necesarã funcþionãrii corespunzãtoare a consumatorilor. Înainte de unitatea de pregãtire a aerului se gãseºte o supapã de închidere ( 3 ) care trebuie sã aibã rezistenþa 0. Acest lucru se asigurã doar de robinete cu bilã moderne ºi de bunã 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 pierdere de presiune. Din punct de vedere energetic în caz de realizare optimã aceasta este:
la cuplã rapidã: 0,2 barpe furtun: 0,2 barpe filtru: 0,2 barpe ungãtor: 0,2 bar ------------------- total: 0,8 bariAceasta este o pierdere de presiune care trebuie avutã oricum în
vedere la determinarea presiunilor finale ale compresorului, chiar ºi atunci când, eventual, aceste elemente lipsesc din sistemul existent. Oricum, mai devreme sau mai târziu, cerinþele consumatorilor fac necesarã crearea racordului corespunzãtor, iar un compresor prost ales în faza iniþialã nu va mai fi capabil sã asigure presiunea corespunzãtoare.
Lipsa elementelor de reþea poate crea la o primã vedere falsa impresie 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 reþea Trecând prin reþea, presiunea aerului comprimat scade ca urmare
a rezistenþei. Însã nu doar elementele din reþea au rezistenþã, ci ºi conductele. De aceea, pentru ca rezistenþa conductei sã nu ducã la mãrirea în continuare a rezistenþei relativ mare a elementelor din reþea, energeticienii au stabilit niºte norme foarte severe. Într-o reþea optimã de aer comprimat valoarea 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 de presiune pot fi uºor respectate. Anexele nr.7.8. ºi 7.9., precum ºi nomograma din figura nr.21, oferã ajutor în dimensionarea ºi calcularea scãderilor de presiune.
Doar în condiþiile acestor valori scãzute este sigur cã scãderea maximã a presiunii în toatã reþeaua de aer comprimat nu depãºeºte 1,0 bari. Prin utilizarea valorilor date în capitolul 4.1.2, scãderea presiunii întregului sistem 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 importantã descoperirea pierderilor ºi diminuarea scãderilor de presiune apãrute pe reþele ºi elementele sale.
4.4. Pierderile cantitative pe retea Cea 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 aproximativ 0,5 x 106 kW din capacitatea motoarelor de circa 1,5x106kW instalate pentru antrenarea compresoarelor funcþioneazã mii de ore pe an ca sã compenseze pierderile datorate fisurilor din reþea. Figura 26 furnizeazã date orientative despre cât aer comprimat de 6 bari iese printr-o fisurã cu diametrul dat, ºi de ce putere este nevoie pentru producerea acestuia.
41www.agkompressoren.ro
40www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 câteva
exemple. Pornind dinspre consumator se vede, în primul rând, racordul rapid (9), care are ca scop sa împiedice scurgerea libera a aerului comprimat atunci când se schimba o unealta. ªi în racordurile proiectate ºi fabricate cât se poate de bine apare o scadere de presiune de min. 0,2 bari. Urmatorul element este furtunul (8), care poate fi executat drept, respectiv în spirala. În cazul 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 în cazul furtunului 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 unui filtru bun ºi a unui ungãtor de linie este de 0,2 bari. Acum nu se ia în considerare regulatorul de presiune, pentru cã scopul cãderii de presiune apãrutã pe acesta este tocmai acela de a asigura presiunea necesarã funcþionãrii corespunzãtoare a consumatorilor. Înainte de unitatea de pregãtire a aerului se gãseºte o supapã de închidere ( 3 ) care trebuie sã aibã rezistenþa 0. Acest lucru se asigurã doar de robinete cu bilã moderne ºi de bunã 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 pierdere de presiune. Din punct de vedere energetic în caz de realizare optimã aceasta este:
la cuplã rapidã: 0,2 barpe furtun: 0,2 barpe filtru: 0,2 barpe ungãtor: 0,2 bar ------------------- total: 0,8 bariAceasta este o pierdere de presiune care trebuie avutã oricum în
vedere la determinarea presiunilor finale ale compresorului, chiar ºi atunci când, eventual, aceste elemente lipsesc din sistemul existent. Oricum, mai devreme sau mai târziu, cerinþele consumatorilor fac necesarã crearea racordului corespunzãtor, iar un compresor prost ales în faza iniþialã nu va mai fi capabil sã asigure presiunea corespunzãtoare.
Lipsa elementelor de reþea poate crea la o primã vedere falsa impresie 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 reþea Trecând prin reþea, presiunea aerului comprimat scade ca urmare
a rezistenþei. Însã nu doar elementele din reþea au rezistenþã, ci ºi conductele. De aceea, pentru ca rezistenþa conductei sã nu ducã la mãrirea în continuare a rezistenþei relativ mare a elementelor din reþea, energeticienii au stabilit niºte norme foarte severe. Într-o reþea optimã de aer comprimat valoarea 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 de presiune pot fi uºor respectate. Anexele nr.7.8. ºi 7.9., precum ºi nomograma din figura nr.21, oferã ajutor în dimensionarea ºi calcularea scãderilor de presiune.
Doar în condiþiile acestor valori scãzute este sigur cã scãderea maximã a presiunii în toatã reþeaua de aer comprimat nu depãºeºte 1,0 bari. Prin utilizarea valorilor date în capitolul 4.1.2, scãderea presiunii întregului sistem 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 importantã descoperirea pierderilor ºi diminuarea scãderilor de presiune apãrute pe reþele ºi elementele sale.
4.4. Pierderile cantitative pe retea Cea 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 aproximativ 0,5 x 106 kW din capacitatea motoarelor de circa 1,5x106kW instalate pentru antrenarea compresoarelor funcþioneazã mii de ore pe an ca sã compenseze pierderile datorate fisurilor din reþea. Figura 26 furnizeazã date orientative despre cât aer comprimat de 6 bari iese printr-o fisurã cu diametrul dat, ºi de ce putere este nevoie pentru producerea acestuia.
43www.agkompressoren.ro
42www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 26. Pierderi cantitative caracteristice
Daca printr-o întretinere sistematica si printr-o reconstructie a retelei aceste pierderi s-ar putea reduce la valoarea optima de 5%, aceasta reducere ar constitui o contributie importanta la programul general de reducere a consumului de energie electrica din tara.
Cantitatea de energie imensã consumatã pentru acoperirea pierderilor duce la creºterea cheltuielilor anuale pentru energie ale întreprinderilor . Pentru a produce 1 m³ de aer comprimat, compresoarele moderne în funcþie de presiunea finalã - utilizeazã 0,09 …0,1 kWh de energie electricã.
De aceea trebuie elaborat un program care sã stabileascã mãrimea 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 reþea din schimbarea de presiune intervenitã în rezervorul de aer, trebuie sã cunoaºtem volumul exact al acestuia. Dacã se cunoaºte volumul
rezervorului de aer, trebuie mãsurat timpul pânã când, sub efectul neetanºeitãþii din reþea, presiunea scade de la o valoare datã la o altã valoare. Utilizând aceste date se pot determina valorile pierderii cantitative.
La alegerea celor 2 nivele de presiune este bine sã se aleagã acele valori 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), având 1
compresoarele oprite ºi pauzã totalã de prizã, în rezervorul de VR = 500 l scade în t = 5 min la p = 6 bari.2
Pierderea din întreprindere se poate calcula cu aproximaþie din urmãtoarea 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 comprimat transportatã de cãtre compresoare este cunoscutã exact care însã nu în toate cazurile este identicã cu valoarea nominalã aflatã în tabelul de date - valoarea pierderii cantitative în reþea se poate determina ºi din timpul de funcþionare în sarcinã a compresoarelor.
Esenþa metodei este cã, în cazul pauzei totale de prizã, aerul comprimat produs de compresor pentru menþinerea presiunii din reþea este necesar pentru compensarea pierderilor din reþea (fig.27).
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
( )t
ppVV R
P
21 -́=
.min/200
.min5
)68(500l
lVP =
-́=
43www.agkompressoren.ro
42www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 26. Pierderi cantitative caracteristice
Daca printr-o întretinere sistematica si printr-o reconstructie a retelei aceste pierderi s-ar putea reduce la valoarea optima de 5%, aceasta reducere ar constitui o contributie importanta la programul general de reducere a consumului de energie electrica din tara.
Cantitatea de energie imensã consumatã pentru acoperirea pierderilor duce la creºterea cheltuielilor anuale pentru energie ale întreprinderilor . Pentru a produce 1 m³ de aer comprimat, compresoarele moderne în funcþie de presiunea finalã - utilizeazã 0,09 …0,1 kWh de energie electricã.
De aceea trebuie elaborat un program care sã stabileascã mãrimea 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 reþea din schimbarea de presiune intervenitã în rezervorul de aer, trebuie sã cunoaºtem volumul exact al acestuia. Dacã se cunoaºte volumul
rezervorului de aer, trebuie mãsurat timpul pânã când, sub efectul neetanºeitãþii din reþea, presiunea scade de la o valoare datã la o altã valoare. Utilizând aceste date se pot determina valorile pierderii cantitative.
La alegerea celor 2 nivele de presiune este bine sã se aleagã acele valori 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), având 1
compresoarele oprite ºi pauzã totalã de prizã, în rezervorul de VR = 500 l scade în t = 5 min la p = 6 bari.2
Pierderea din întreprindere se poate calcula cu aproximaþie din urmãtoarea 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 comprimat transportatã de cãtre compresoare este cunoscutã exact care însã nu în toate cazurile este identicã cu valoarea nominalã aflatã în tabelul de date - valoarea pierderii cantitative în reþea se poate determina ºi din timpul de funcþionare în sarcinã a compresoarelor.
Esenþa metodei este cã, în cazul pauzei totale de prizã, aerul comprimat produs de compresor pentru menþinerea presiunii din reþea este necesar pentru compensarea pierderilor din reþea (fig.27).
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
( )t
ppVV R
P
21 -́=
.min/200
.min5
)68(500l
lVP =
-́=
45www.agkompressoren.ro
44www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 de funcþionare a compresorului
În timpul mãsurãtorilor se pun în funcþiune atâtea compresoare câte sunt necesare pentru a obþine o putere suficientã ridicãrii presiunii din reþea la puterea de pornire. În timpul mãsurãtorilor, valorile presiunii trebuie sã fie alese pe cât posibil astfel încât valoarea medie a acestora sã fie presiunea 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 relaþie aproximativã:
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 pierderea în reþea obþinem valoarea:
Prin cunoaºterea pierderilor cantitative se pot determina în continuare ºi alte date. Din înmulþirea orelor de funcþionare anualã a staþiei de compresoare (orã/an), a consumului specific de energie (kWh/m³) si a pierderii în reþea (VP m³/orã), obþinem necesarul anual de energie pentru producerea pierderii cantitative, adicã dimensiunea pierderii de energie (kWh/an). Cunoscând unitatea de cheltuialã pentru energie putem sã o exprimãm ºi în bani.
4.4.3. Determinarea neetanºeitãþilorDacã 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 tot traseul 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 ceva mai moderne pentru detectarea neetanseitatilor. În primul rând trebuie controlate legaturile si racordurile filetate si flansate. Rareori apar scurgeri la legaturile sudate, respectiv la conducte.
Odatã cu cãutarea locurilor de scurgere trebuie controlate cu
,
T
tVkVp
´=
.min/07,1
700
1500,5 3mVp =´
=
45www.agkompressoren.ro
44www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 de funcþionare a compresorului
În timpul mãsurãtorilor se pun în funcþiune atâtea compresoare câte sunt necesare pentru a obþine o putere suficientã ridicãrii presiunii din reþea la puterea de pornire. În timpul mãsurãtorilor, valorile presiunii trebuie sã fie alese pe cât posibil astfel încât valoarea medie a acestora sã fie presiunea 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 relaþie aproximativã:
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 pierderea în reþea obþinem valoarea:
Prin cunoaºterea pierderilor cantitative se pot determina în continuare ºi alte date. Din înmulþirea orelor de funcþionare anualã a staþiei de compresoare (orã/an), a consumului specific de energie (kWh/m³) si a pierderii în reþea (VP m³/orã), obþinem necesarul anual de energie pentru producerea pierderii cantitative, adicã dimensiunea pierderii de energie (kWh/an). Cunoscând unitatea de cheltuialã pentru energie putem sã o exprimãm ºi în bani.
4.4.3. Determinarea neetanºeitãþilorDacã 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 tot traseul 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 ceva mai moderne pentru detectarea neetanseitatilor. În primul rând trebuie controlate legaturile si racordurile filetate si flansate. Rareori apar scurgeri la legaturile sudate, respectiv la conducte.
Odatã cu cãutarea locurilor de scurgere trebuie controlate cu
,
T
tVkVp
´=
.min/07,1
700
1500,5 3mVp =´
=
47www.agkompressoren.ro
46www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
deosebitã atenþie ºi unitãþile de pregãtire ale aerului ºi locul lor de racordare. Legãturile cu multe ºuruburi, ungãtoarele de linie, structurile filtrelor ºi reductoarelor constituie o scarã largã de posibilitãþi de scurgere. Din experienþe rezultã cã 25 - 30% din pierderile cantitative din reþea au loc în aceste 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 oamenii sã 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 sã considere economisirea aerului comprimat ca o problemã personalã.
4.5. Crearea reþelelor optime Sa urmarim în continuare care sunt acele probleme care
influenteaza realizarea retelelor, deoarece o retea gresit construita cauzeaza:
consum de energie inutilrandament scãzut al uneltelor pneumatice ºi productivitate 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 de funcþionare, respectiv condiþiile de preluare o permit, trebuie create reþele închise, inelare. Cel mai convenabil este când la conducta magistralã instalatã 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 sistem radial.
O reþea instalatã într-un interior anume este influenþatã de foarte mulþi factori. Trebuie sã se acorde atenþie structurii clãdirii, numãrului de etaje, dimensiunii spaþiilor, numãrului prizelor de preluare ºi plasãrii lor etc. În baza celor amintite anterior putem formula ideea cã, pentru toate etajele, nivelele, respectiv în interiorul lor, pentru fiecare spaþiu trebuie instalat 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 deseori preferatã ºi azi.
Figura 28. Reþea de interior cu conducte suspendate ºi / sau pozate
Dacã conductele de aer comprimat sunt pozate pe pereþi, conducta de distribuire trebuie plasatã la o înãlþime corespunzãtoare, ca sã nu constituie un obstacol pentru circulaþie ºi pentru transportul de marfã. Dacã hala 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 trebuie construit în aºa fel încât sã aibã o înclinaþie de 5% faþã de punctul dat, ºi la acest 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 de material 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 ale obiectivului propus.
47www.agkompressoren.ro
46www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
deosebitã atenþie ºi unitãþile de pregãtire ale aerului ºi locul lor de racordare. Legãturile cu multe ºuruburi, ungãtoarele de linie, structurile filtrelor ºi reductoarelor constituie o scarã largã de posibilitãþi de scurgere. Din experienþe rezultã cã 25 - 30% din pierderile cantitative din reþea au loc în aceste 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 oamenii sã 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 sã considere economisirea aerului comprimat ca o problemã personalã.
4.5. Crearea reþelelor optime Sa urmarim în continuare care sunt acele probleme care
influenteaza realizarea retelelor, deoarece o retea gresit construita cauzeaza:
consum de energie inutilrandament scãzut al uneltelor pneumatice ºi productivitate 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 de funcþionare, respectiv condiþiile de preluare o permit, trebuie create reþele închise, inelare. Cel mai convenabil este când la conducta magistralã instalatã 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 sistem radial.
O reþea instalatã într-un interior anume este influenþatã de foarte mulþi factori. Trebuie sã se acorde atenþie structurii clãdirii, numãrului de etaje, dimensiunii spaþiilor, numãrului prizelor de preluare ºi plasãrii lor etc. În baza celor amintite anterior putem formula ideea cã, pentru toate etajele, nivelele, respectiv în interiorul lor, pentru fiecare spaþiu trebuie instalat 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 deseori preferatã ºi azi.
Figura 28. Reþea de interior cu conducte suspendate ºi / sau pozate
Dacã conductele de aer comprimat sunt pozate pe pereþi, conducta de distribuire trebuie plasatã la o înãlþime corespunzãtoare, ca sã nu constituie un obstacol pentru circulaþie ºi pentru transportul de marfã. Dacã hala 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 trebuie construit în aºa fel încât sã aibã o înclinaþie de 5% faþã de punctul dat, ºi la acest 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 de material 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 ale obiectivului propus.
49www.agkompressoren.ro
48www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
ªi un compresor mobil trebuie sã asigure debitul, calitatea ºi presiunea necesare de aer comprimat cerute de consumatori, în condiþiile consumului 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 cele amintite în capitolele anterioare. De aceea printr-un exemplu concret prezentat în figura nr.29 vom examina pãrþile reþelei de exterior.
Primul element dupã compresorul ce asigurã cantitatea ºi calitatea aerului comprimat corespunzãtor este un dozator de alcool (2). Sarcina acestuia 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 de apã mai mic de 0,5%.
Dozatorul de alcool se plaseazã imediat dupã compresor pentru cã aici aerul comprimat este suficient de cald ca picãturile de alcool sã se evapore. Pe mãsurã ce, trecând prin reþea, aerul comprimat cu conþinut de alcool se rãceºte ºi apa se separã din el, ea nu mai poate sã îngheþe pentru cã odatã cu apa se separã ºi alcoolul.
Este important ca dozatorul de alcool sã se instaleze numai dupã compresoare 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 aproape deloc dozator de alcool deºi este singurul mod prin care se poate preveni îngheþarea uneltelor. Acea soluþie conform cãreia alcoolul se toarnã în unealtã este periculoasã din cauza cantitãþii necontrolabile deoarece spalã lubrifiantul din unealtã ceea ce duce la o uzurã prematurã ºi la un consum crescut de aer. Ceea ce ajunge în unealtã din cele max 8. picãturi ajunse în aerul 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 a
suporta max. 50 °C. O încãlzire deasupra unui foc poate duce rapid la deteriorãri.
Urmãtorul element este separatorul de picãturi (3), care are ca sarcinã separarea amestecului apã/alcool respectiv a apei condensate în timpul 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 trebuie lubrifiate, dupã separatorul de picãturi, imediat înaintea uneltei, se gãseºte un ungãtor de linie (4). Astãzi multe firme fabricã deja pentru reþele exterioare ungãtoare care pulverizeazã cantitatea de ulei proporþionalã cu cantitatea de aer 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 poate afirma 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 la consumator printr-o reþea corespunzãtoare din punct de vedere energetic.
Figura 27. Construirea reþelei mobile de aer comprimat de exterior
49www.agkompressoren.ro
48www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
ªi un compresor mobil trebuie sã asigure debitul, calitatea ºi presiunea necesare de aer comprimat cerute de consumatori, în condiþiile consumului 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 cele amintite în capitolele anterioare. De aceea printr-un exemplu concret prezentat în figura nr.29 vom examina pãrþile reþelei de exterior.
Primul element dupã compresorul ce asigurã cantitatea ºi calitatea aerului comprimat corespunzãtor este un dozator de alcool (2). Sarcina acestuia 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 de apã mai mic de 0,5%.
Dozatorul de alcool se plaseazã imediat dupã compresor pentru cã aici aerul comprimat este suficient de cald ca picãturile de alcool sã se evapore. Pe mãsurã ce, trecând prin reþea, aerul comprimat cu conþinut de alcool se rãceºte ºi apa se separã din el, ea nu mai poate sã îngheþe pentru cã odatã cu apa se separã ºi alcoolul.
Este important ca dozatorul de alcool sã se instaleze numai dupã compresoare 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 aproape deloc dozator de alcool deºi este singurul mod prin care se poate preveni îngheþarea uneltelor. Acea soluþie conform cãreia alcoolul se toarnã în unealtã este periculoasã din cauza cantitãþii necontrolabile deoarece spalã lubrifiantul din unealtã ceea ce duce la o uzurã prematurã ºi la un consum crescut de aer. Ceea ce ajunge în unealtã din cele max 8. picãturi ajunse în aerul 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 a
suporta max. 50 °C. O încãlzire deasupra unui foc poate duce rapid la deteriorãri.
Urmãtorul element este separatorul de picãturi (3), care are ca sarcinã separarea amestecului apã/alcool respectiv a apei condensate în timpul 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 trebuie lubrifiate, dupã separatorul de picãturi, imediat înaintea uneltei, se gãseºte un ungãtor de linie (4). Astãzi multe firme fabricã deja pentru reþele exterioare ungãtoare care pulverizeazã cantitatea de ulei proporþionalã cu cantitatea de aer 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 poate afirma 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 la consumator printr-o reþea corespunzãtoare din punct de vedere energetic.
Figura 27. Construirea reþelei mobile de aer comprimat de exterior
51www.agkompressoren.ro
50www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
CAPITOLUL V. PRODUCEREA AERULUI COMPRIMAT
Problema de bazã a producerii aerului comprimat este alegerea compresorului corespunzãtor. Dacã la alegerea compresorului s-a omis ceva, dupã instalarea sa, acest lucru nu se mai poate corecta ori se corecteazã cu soluþii foarte costisitoare în general. În primul rând trebuie sã se defineascã, pe bazã de criterii logice, acele cerinþe ceea ce pretindem de la compresor. Se poate spune, în general, cã un compresor de aer trebuie sã asigure:
- debitul- calitatea ºi- presiuneade aer comprimat necesare consumatorilor, cu condiþia utilizãrii
unei cantitãþi minime de energie. Dacã avem rãspunsul la aceste trei probleme, prin aplicarea principiilor prezentate în capitolele anterioare, se poate trece la problemele care influenþeazã consumul de energie al compresoarelor ºi se poate începe alegerea compresorului potrivit.
5.1. Presiunea de refulare a compresorului Din punctul de vedere al presiunii de refulare, un compresor este
corespunzãtor dacã elementele ºi uneltele pneumatice antrenate de aerul comprimat 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 între racordul de ieºire al compresorului ºi racordul consumatorilor precum ºi diferenþele 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.). La aceasta se adaugã 0,1 bar pentru uscãtorul aflat în toate reþelele moderne precum 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 de presiune reglatã la întrerupãtorul de presiune al automatizãrii compresorului, care este în general în jur de 0,5 bari. Din suma acestor valori se obþine presiunea 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 din aerul comprimat cu presiune ridicatã cel cu presiune scãzutã. Este oportunã construirea de sisteme independente pentru cele douã nivele de presiune.
Trebuie reflectat ºi asupra obþinerii aerului comprimat la presiune ridicatã 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 toþi utilizatorii care încearcã sã compenseze cãderea mare de presiune din reþeaua uzatã prin creºterea presiunii de refulare a compresorului. S-a rãspândit practica de a încerca, cu ajutorul compresorului, echilibrarea lipsurilor de proiectare ºi întreþinere a reþelei de aer comprimat, sau a lipsurilor reþelei nedezvoltate proporþional cu pretenþiile consumatorilor. Aceastã soluþie este, ºi în acest caz, cea mai costisitoare. Pe factura de consum, utilizatorul de energie plãteºte de mai multe ori preþul de reconstrucþie a reþelei. Creºterea presiunii are de altfel ºi o altã consecinþã care produce surplus de consum de energie, ºi anume supraconsum de aer comprimat la elementele pneumatice ºi sculele cu aer ce funcþioneazã în zonele de înaltã presiune (cap.3.1.).
Supraconsumul de aer comprimat are însã, pe lângã efectul de a influenþa consumul de energie, ºi un efect de scãdere a presiunii.
În cadrul unui sistem, compresorul poate sã menþinã presiunea la o valoare constantã doar atunci când debitul de aer comprimat produs de cãtre acesta este mai mare sau egal cu valoarea de aer comprimat consumat de cãtre utilizatorii cuplaþi la reþea, la care se adaugã valoarea pierderilor din reþea.. Dacã consumul depãºeºte debitul produs, acest fapt se aratã în scãderea presiunii din sistem. Presiunea scade pânã când echilibrul dintre debitul produs ºi cel consumatã nu se restabileºte la o nouã valoare a presiunii.
De aceea nu tratãm separat debitul de aer comprimat transportat de cãtre compresoare, ci presupunem cã el depãºeºte în toate cazurile necesarul, mãrit cu pierderi, al consumatorilor cuplaþi la reþea. (cap.3.6.) Aceasta este de altfel condiþia care asigurã ca uneltele sã primeascã întotdeauna presiunea necesarã funcþionãrii optime.
51www.agkompressoren.ro
50www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
CAPITOLUL V. PRODUCEREA AERULUI COMPRIMAT
Problema de bazã a producerii aerului comprimat este alegerea compresorului corespunzãtor. Dacã la alegerea compresorului s-a omis ceva, dupã instalarea sa, acest lucru nu se mai poate corecta ori se corecteazã cu soluþii foarte costisitoare în general. În primul rând trebuie sã se defineascã, pe bazã de criterii logice, acele cerinþe ceea ce pretindem de la compresor. Se poate spune, în general, cã un compresor de aer trebuie sã asigure:
- debitul- calitatea ºi- presiuneade aer comprimat necesare consumatorilor, cu condiþia utilizãrii
unei cantitãþi minime de energie. Dacã avem rãspunsul la aceste trei probleme, prin aplicarea principiilor prezentate în capitolele anterioare, se poate trece la problemele care influenþeazã consumul de energie al compresoarelor ºi se poate începe alegerea compresorului potrivit.
5.1. Presiunea de refulare a compresorului Din punctul de vedere al presiunii de refulare, un compresor este
corespunzãtor dacã elementele ºi uneltele pneumatice antrenate de aerul comprimat 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 între racordul de ieºire al compresorului ºi racordul consumatorilor precum ºi diferenþele 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.). La aceasta se adaugã 0,1 bar pentru uscãtorul aflat în toate reþelele moderne precum 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 de presiune reglatã la întrerupãtorul de presiune al automatizãrii compresorului, care este în general în jur de 0,5 bari. Din suma acestor valori se obþine presiunea 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 din aerul comprimat cu presiune ridicatã cel cu presiune scãzutã. Este oportunã construirea de sisteme independente pentru cele douã nivele de presiune.
Trebuie reflectat ºi asupra obþinerii aerului comprimat la presiune ridicatã 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 toþi utilizatorii care încearcã sã compenseze cãderea mare de presiune din reþeaua uzatã prin creºterea presiunii de refulare a compresorului. S-a rãspândit practica de a încerca, cu ajutorul compresorului, echilibrarea lipsurilor de proiectare ºi întreþinere a reþelei de aer comprimat, sau a lipsurilor reþelei nedezvoltate proporþional cu pretenþiile consumatorilor. Aceastã soluþie este, ºi în acest caz, cea mai costisitoare. Pe factura de consum, utilizatorul de energie plãteºte de mai multe ori preþul de reconstrucþie a reþelei. Creºterea presiunii are de altfel ºi o altã consecinþã care produce surplus de consum de energie, ºi anume supraconsum de aer comprimat la elementele pneumatice ºi sculele cu aer ce funcþioneazã în zonele de înaltã presiune (cap.3.1.).
Supraconsumul de aer comprimat are însã, pe lângã efectul de a influenþa consumul de energie, ºi un efect de scãdere a presiunii.
În cadrul unui sistem, compresorul poate sã menþinã presiunea la o valoare constantã doar atunci când debitul de aer comprimat produs de cãtre acesta este mai mare sau egal cu valoarea de aer comprimat consumat de cãtre utilizatorii cuplaþi la reþea, la care se adaugã valoarea pierderilor din reþea.. Dacã consumul depãºeºte debitul produs, acest fapt se aratã în scãderea presiunii din sistem. Presiunea scade pânã când echilibrul dintre debitul produs ºi cel consumatã nu se restabileºte la o nouã valoare a presiunii.
De aceea nu tratãm separat debitul de aer comprimat transportat de cãtre compresoare, ci presupunem cã el depãºeºte în toate cazurile necesarul, mãrit cu pierderi, al consumatorilor cuplaþi la reþea. (cap.3.6.) Aceasta este de altfel condiþia care asigurã ca uneltele sã primeascã întotdeauna presiunea necesarã funcþionãrii optime.
53www.agkompressoren.ro
52www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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. În timpul alegerii se pune deseori întrebarea: sã fie ales un compresor cu sau fãrã lubrifiere cu ulei pentru satisfacerea aceloraºi necesitãþi cantitative. În ceea ce urmeazã se gãsesc câteva aspecte care ne pot ajuta în gãsirea rãspunsului.
Avantajul de netãgãduit al compresoarelor fãrã ulei este cã aerul comprimat produs de cãtre acestea nu se impurificã cu ulei în camera de compresie. Pe lângã aceasta, nu este de neglijat nici avantajul cã reþeaua nu se impurificã cu ulei ºi prin aceasta dispare pericolul unei eventuale incendieri a reþelei.
Din punctul de vedere al calitãþii, sunt mai avantajoase compresoarele fãrã ulei. Ele garanteazã întotdeauna o calitate stabilã, uniformã a aerului comprimat, pe care compresoarele cu lubrifiere cu ulei nu o pot garanta nici cu cele mai moderne sisteme de filtrare.
Avantajul compresoarelor cu lubrifiere cu ulei este faptul cã, pentru aceeaºi putere, preþul lor este cu mult mai scãzut decât al celor fãrã ulei. Din punct de vedere al consumului de energie, este decisiv faptul cã consumul specific 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 faptul cã costurile legate de funcþionarea ºi întreþinerea lor sunt mai scãzute decât în cazul compresoarelor fãrã ulei.
Dar, dacã luãm în considerare preþul filtrelor necesare asigurãrii calitãþii aerului comprimat în cazul compresoarelor lubrifiate cu ulei, acesta echilibreazã în mod semnificativ balanþa comparativã dintre cele douã tipuri de compresoare. Iar necesarul de întreþinere a filtrelor compenseazã partea mai micã rãmasã din diferenþa de preþ.
Nu se poate da un rãspuns clar, dacã pentru asigurarea unei cerinþe anume este nevoie de un compresor cu lubrifiere cu ulei sau unul fãrã ulei. Tocmai de aceea ca ºi în toate cazurile în care este vorba de rãspunsul la o întrebare legatã de rentabilitatea sistemului de aer comprimat rãspunsul la întrebare trebuie dat prin analiza cerinþelor concrete ºi cu ajutorul calculelor de rentabilitate.
5.3 Factori care influenþeazã consumul de energie al compresoarelor
Dacã datele cantitative, de presiune ºi calitate dorite pentru compresor ne stau la dispoziþie pe baza cerinþelor concepute raþional, atunci se poate trece la alegerea compresorului corespunzãtor, pe cât posibil în aºa fel încât sã se poatã asigura cerinþele cu cantitãþi minime de energie.
Figura 28. Calcularea presiunii de refulare corespunzãtoare la un compresor
61
53www.agkompressoren.ro
52www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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. În timpul alegerii se pune deseori întrebarea: sã fie ales un compresor cu sau fãrã lubrifiere cu ulei pentru satisfacerea aceloraºi necesitãþi cantitative. În ceea ce urmeazã se gãsesc câteva aspecte care ne pot ajuta în gãsirea rãspunsului.
Avantajul de netãgãduit al compresoarelor fãrã ulei este cã aerul comprimat produs de cãtre acestea nu se impurificã cu ulei în camera de compresie. Pe lângã aceasta, nu este de neglijat nici avantajul cã reþeaua nu se impurificã cu ulei ºi prin aceasta dispare pericolul unei eventuale incendieri a reþelei.
Din punctul de vedere al calitãþii, sunt mai avantajoase compresoarele fãrã ulei. Ele garanteazã întotdeauna o calitate stabilã, uniformã a aerului comprimat, pe care compresoarele cu lubrifiere cu ulei nu o pot garanta nici cu cele mai moderne sisteme de filtrare.
Avantajul compresoarelor cu lubrifiere cu ulei este faptul cã, pentru aceeaºi putere, preþul lor este cu mult mai scãzut decât al celor fãrã ulei. Din punct de vedere al consumului de energie, este decisiv faptul cã consumul specific 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 faptul cã costurile legate de funcþionarea ºi întreþinerea lor sunt mai scãzute decât în cazul compresoarelor fãrã ulei.
Dar, dacã luãm în considerare preþul filtrelor necesare asigurãrii calitãþii aerului comprimat în cazul compresoarelor lubrifiate cu ulei, acesta echilibreazã în mod semnificativ balanþa comparativã dintre cele douã tipuri de compresoare. Iar necesarul de întreþinere a filtrelor compenseazã partea mai micã rãmasã din diferenþa de preþ.
Nu se poate da un rãspuns clar, dacã pentru asigurarea unei cerinþe anume este nevoie de un compresor cu lubrifiere cu ulei sau unul fãrã ulei. Tocmai de aceea ca ºi în toate cazurile în care este vorba de rãspunsul la o întrebare legatã de rentabilitatea sistemului de aer comprimat rãspunsul la întrebare trebuie dat prin analiza cerinþelor concrete ºi cu ajutorul calculelor de rentabilitate.
5.3 Factori care influenþeazã consumul de energie al compresoarelor
Dacã datele cantitative, de presiune ºi calitate dorite pentru compresor ne stau la dispoziþie pe baza cerinþelor concepute raþional, atunci se poate trece la alegerea compresorului corespunzãtor, pe cât posibil în aºa fel încât sã se poatã asigura cerinþele cu cantitãþi minime de energie.
Figura 28. Calcularea presiunii de refulare corespunzãtoare la un compresor
61
55www.agkompressoren.ro
54www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Pentru aceasta însã, trebuie sã fie cunoscute acele probleme care influenþeazã 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 ºurub ºi ale turbocompresoarelor se intersecteazã în multe cazuri, ceea ce face ca, deseori, utilizatorul sã se gãseascã pus în faþa unei dileme. Cu toate cã valoarea consumului specific de energie poate diferi în funcþie de producãtor ºi de tipul de compresor, tabelul din figura 31 oferã o imagine apropiatã de realitate a valorilor consumului specific de energie pentru diferitele tipuri ºi principii de funcþionare ale compresoarelor.
Figura 31. Consumul specific de energie caracteristic câtorva compresoare
Al doilea aspect care influenþeazã consumul de energie al compresorului, este construcþia. La un compresor cu o construcþie bunã valoarea pierderilor de energie poate fi de doar 12%, pe când în cazul unuia cu o construcþie mai puþin bunã, aceastã valoare poate fi cu mult mai mare. Determinarea acestei valori este posibilã prin analiza datelor puse la dispoziþie ºi a testelor fãcute pe compresoare. Pentru aceasta, este însã necesar ca toate datele avute la dispoziþie sã fie clare, furnizate pe baze identice ºi sã includã toate pierderile apãrute pe compresor. În privinþa consumului specific de energie, aceasta înseamnã cã trebuie luate în considerare atât debitul de aer comprimat produs cât ºi datele corectate cu pierderi la consumul de energie. Aceasta este prevãzutã de cãtre standardul ISO 1217, deci este indicat sã se cearã de la producãtor datele calculate conform 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 la numãrul de trepte prin care aerul ajunge la presiunea de refulare. Aºa cum se vede ºi în figura 32 consumul specific de energie al compresorului creºte direct proporþional cu presiunea de refulare. Faþã de starea izotermã idealã (figura 32.C.), energia necesarã pentru comprimarea în douã trepte (figura 32.B.) este mai micã decât cea cu o treaptã (figura 32.A.). În cazul unei presiuni de refulare de 7 bar, economisirea de energie la compresia în douã
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 (figura 33.3). Aceastã reglare fiind deosebit de scumpã nu se poate extinde pe scarã largã. La ora actualã se fabricã doar compresoare mobile cu reglare de turaþie propulsate de motor diesel în serie. Dar, la un compresor ales corespunzãtor nici nu este nevoie de regulator de turaþie pentru cã în mare parte 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 cu mers în gol mers în sarcinã (figura 33.2.). Aceasta este o reglare în douã puncte la care compresorul ori produce cantitatea totalã de aer comprimat ori nu produce deloc aer comprimat
Mersul în gol la compresoarele de micã capacitate înseamnã oprirea motorului, deci puterea nnecesarã la mersul în gol este zero. În cazul compresoarelor mai mari, cu ocazia mersului în gol, compresorul funcþioneazã 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 prin strangulare (figura 33.3.). Din punct de vedere energetic aceasta este cea mai dezavantajoasã, deoarece consumul de energie este cel mai mare dintre
Consum specific de energie Tipul de compresor Joule/litru kWh/m³
Ungere
Cu piston mare 217-300 0,080-0,081 ungere cu ulei Cu 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
Î n cazul compresiei C izotermeB cu douã trepte A cu o treapta
55www.agkompressoren.ro
54www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Pentru aceasta însã, trebuie sã fie cunoscute acele probleme care influenþeazã 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 ºurub ºi ale turbocompresoarelor se intersecteazã în multe cazuri, ceea ce face ca, deseori, utilizatorul sã se gãseascã pus în faþa unei dileme. Cu toate cã valoarea consumului specific de energie poate diferi în funcþie de producãtor ºi de tipul de compresor, tabelul din figura 31 oferã o imagine apropiatã de realitate a valorilor consumului specific de energie pentru diferitele tipuri ºi principii de funcþionare ale compresoarelor.
Figura 31. Consumul specific de energie caracteristic câtorva compresoare
Al doilea aspect care influenþeazã consumul de energie al compresorului, este construcþia. La un compresor cu o construcþie bunã valoarea pierderilor de energie poate fi de doar 12%, pe când în cazul unuia cu o construcþie mai puþin bunã, aceastã valoare poate fi cu mult mai mare. Determinarea acestei valori este posibilã prin analiza datelor puse la dispoziþie ºi a testelor fãcute pe compresoare. Pentru aceasta, este însã necesar ca toate datele avute la dispoziþie sã fie clare, furnizate pe baze identice ºi sã includã toate pierderile apãrute pe compresor. În privinþa consumului specific de energie, aceasta înseamnã cã trebuie luate în considerare atât debitul de aer comprimat produs cât ºi datele corectate cu pierderi la consumul de energie. Aceasta este prevãzutã de cãtre standardul ISO 1217, deci este indicat sã se cearã de la producãtor datele calculate conform 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 la numãrul de trepte prin care aerul ajunge la presiunea de refulare. Aºa cum se vede ºi în figura 32 consumul specific de energie al compresorului creºte direct proporþional cu presiunea de refulare. Faþã de starea izotermã idealã (figura 32.C.), energia necesarã pentru comprimarea în douã trepte (figura 32.B.) este mai micã decât cea cu o treaptã (figura 32.A.). În cazul unei presiuni de refulare de 7 bar, economisirea de energie la compresia în douã
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 (figura 33.3). Aceastã reglare fiind deosebit de scumpã nu se poate extinde pe scarã largã. La ora actualã se fabricã doar compresoare mobile cu reglare de turaþie propulsate de motor diesel în serie. Dar, la un compresor ales corespunzãtor nici nu este nevoie de regulator de turaþie pentru cã în mare parte 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 cu mers în gol mers în sarcinã (figura 33.2.). Aceasta este o reglare în douã puncte la care compresorul ori produce cantitatea totalã de aer comprimat ori nu produce deloc aer comprimat
Mersul în gol la compresoarele de micã capacitate înseamnã oprirea motorului, deci puterea nnecesarã la mersul în gol este zero. În cazul compresoarelor mai mari, cu ocazia mersului în gol, compresorul funcþioneazã 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 prin strangulare (figura 33.3.). Din punct de vedere energetic aceasta este cea mai dezavantajoasã, deoarece consumul de energie este cel mai mare dintre
Consum specific de energie Tipul de compresor Joule/litru kWh/m³
Ungere
Cu piston mare 217-300 0,080-0,081 ungere cu ulei Cu 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
Î n cazul compresiei C izotermeB cu douã trepte A cu o treapta
57www.agkompressoren.ro
56www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 tehnica aerului 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 cu mers în gol mers în sarcinã (figura 33.2.). Aceasta este o reglare în douã puncte la care compresorul ori produce cantitatea totalã de aer comprimat ori nu produce deloc aer comprimat
Mersul în gol la compresoarele de micã capacitate înseamnã oprirea motorului, deci puterea nnecesarã la mersul în gol este zero. În cazul compresoarelor mai mari, cu ocazia mersului în gol, compresorul funcþioneazã 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 prin strangulare (figura 33.3.). Din punct de vedere energetic aceasta este cea mai dezavantajoasã, deoarece consumul de energie este cel mai mare dintre 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 tehnica aerului 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 10 ani.
Dacã aspectele energetice au fost clarificate, analizând ce tip de compresor trebuie ales, tot mai rãmân probleme nerezolvate ca de ex.: cu câte compresoare sã fie asiguratã cantitatea necesarã, ce rezerve trebuie create, sã se instaleze o staþie de compresoare centralizatã sau descentralizatã .
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 stabilirea numãrului 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 rezervã schimbul 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 %
1 - prin strangulare2 - mers în gol - mers în sarcinã 3 - î n cazul reglarii turatiei 4 - reglare ideala
P -puterea preluata la 1
cuplaj
57www.agkompressoren.ro
56www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 tehnica aerului 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 cu mers în gol mers în sarcinã (figura 33.2.). Aceasta este o reglare în douã puncte la care compresorul ori produce cantitatea totalã de aer comprimat ori nu produce deloc aer comprimat
Mersul în gol la compresoarele de micã capacitate înseamnã oprirea motorului, deci puterea nnecesarã la mersul în gol este zero. În cazul compresoarelor mai mari, cu ocazia mersului în gol, compresorul funcþioneazã 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 prin strangulare (figura 33.3.). Din punct de vedere energetic aceasta este cea mai dezavantajoasã, deoarece consumul de energie este cel mai mare dintre 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 tehnica aerului 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 10 ani.
Dacã aspectele energetice au fost clarificate, analizând ce tip de compresor trebuie ales, tot mai rãmân probleme nerezolvate ca de ex.: cu câte compresoare sã fie asiguratã cantitatea necesarã, ce rezerve trebuie create, sã se instaleze o staþie de compresoare centralizatã sau descentralizatã .
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 stabilirea numãrului 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 rezervã schimbul 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 %
1 - prin strangulare2 - mers în gol - mers în sarcinã 3 - î n cazul reglarii turatiei 4 - reglare ideala
P -puterea preluata la 1
cuplaj
59www.agkompressoren.ro
58www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 totalãschimbul III: un compresor exploatat aproape la capacitatea
maximã, siguranþã totalã.
Din cele de mai sus rezultã clar cã, din punctul de vedere al consumului de energie ºi al siguranþei de funcþionare, varianta a patra este cea 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. De multã vreme, problema poziþionãrii compresorului reprezintã o temã de discuþie foarte dezbãtutã. Punctele de vedere plaseazã compresorul fie central, în sala de maºini, fie descentralizat, lângã consumatorii de aer comprimat. Dacã s-a ales numãrul corespunzãtor de compresoare, locul instalãrii lor se poate stabili doar pe baza calculelor de rentabilitate. Trebuie sã 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:
Cu aceasta am trecut prin discutarea tuturor aspectelor care influenþeazã consumul de energie necesar producerii aerului comprimat. Dacã compresorul se alege þinând cont de toate acestea, putem fi siguri cã vom realiza un sistem rentabil de aer comprimat pentru cã
compresorul bine ales = deservire rentabilã cu aer comprimat.
- pot fi asigurate mai multe nivele de presiune- conducte scurte de aer comprimat- satisfacerea mai bunã a consumatorilor locali- staþie de compresoare sistematicã- posibilitãþi de reutilizare a cãldurii
- compresoare mici- randament mai scãzut- este nevoie de mai multe compresoare de rezervã- cheltuieli mai ridicate de întreþinere ºi service
- funcþionare rentabilã cu compresoare de mare capacitate- este nevoie de rezervã puþinã
- cerinþe mai mici de întreþinere ºi service
- staþie de compresoare sistematicã
- posibilitãþi de reutilizare a cãldurii reziduale
- conducte lungi de distribuire- scãdere mai mare de presiune
59www.agkompressoren.ro
58www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 totalãschimbul III: un compresor exploatat aproape la capacitatea
maximã, siguranþã totalã.
Din cele de mai sus rezultã clar cã, din punctul de vedere al consumului de energie ºi al siguranþei de funcþionare, varianta a patra este cea 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. De multã vreme, problema poziþionãrii compresorului reprezintã o temã de discuþie foarte dezbãtutã. Punctele de vedere plaseazã compresorul fie central, în sala de maºini, fie descentralizat, lângã consumatorii de aer comprimat. Dacã s-a ales numãrul corespunzãtor de compresoare, locul instalãrii lor se poate stabili doar pe baza calculelor de rentabilitate. Trebuie sã 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:
Cu aceasta am trecut prin discutarea tuturor aspectelor care influenþeazã consumul de energie necesar producerii aerului comprimat. Dacã compresorul se alege þinând cont de toate acestea, putem fi siguri cã vom realiza un sistem rentabil de aer comprimat pentru cã
compresorul bine ales = deservire rentabilã cu aer comprimat.
- pot fi asigurate mai multe nivele de presiune- conducte scurte de aer comprimat- satisfacerea mai bunã a consumatorilor locali- staþie de compresoare sistematicã- posibilitãþi de reutilizare a cãldurii
- compresoare mici- randament mai scãzut- este nevoie de mai multe compresoare de rezervã- cheltuieli mai ridicate de întreþinere ºi service
- funcþionare rentabilã cu compresoare de mare capacitate- este nevoie de rezervã puþinã
- cerinþe mai mici de întreþinere ºi service
- staþie de compresoare sistematicã
- posibilitãþi de reutilizare a cãldurii reziduale
- conducte lungi de distribuire- scãdere mai mare de presiune
61www.agkompressoren.ro
60www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
CAPITOLUL VI. REVALORIFICAREA CÃLDURII REZIDUALE
Într-o reþea de aer comprimat realizatã în mod optim, preluarea energiei de cãtre compresoare, conform cunoºtinþelor noastre de pânã acum, nu se poate reduce mai mult. Deci, fiind indispensabilã producþiei, trebuie sã þinem cont de aceasta. Însã, în timpul producerii aerului comprimat, se produce o cantitate mare de cãldurã, pe care utilizatorii au tratat-o ca pe niºte reziduuri ºi pe care au eliberat-o în atmosferã prin postrãcitoare respectiv turnuri de rãcire. Însã specialiºtii, având conºtiinþã energeticã 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 al sistemului 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. Valoarea creºterii energiei interne este egalã cu diferenþa dintre energiile introduse ºi evacuate. 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 ºi evacuatã sunt egale în orice moment. În cazul compresiei izotermice, creºterea presiunii s-a produs fãrã utilizarea energiei, pentru cã energia introdusã a ºi fost eliminatã. În practicã, compresia izotermicã nu se poate realiza, dar din punctul de vedere al balanþei energetice, apare o situaþie identicã atunci când aerul comprimat iese din compresor la aceeaºi temperaturã cu cea de aspiraþie. În acest caz, energia preluatã este identicã cu 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 energiei poate pãrea la început contradictorie. Dar când, în timpul expansiunii, aerul comprimat 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 postrãcirii corespunzãtoare, energia necesarã comprimãrii este disponibilã în rãcitor ca ºi cãldura ce poate fi reutilizatã în întregime.
6.2. Balanþa termicã a compresoruluiCãldura ce apare în timpul comprimãrii nu apare doar în rãcitorul
intermediar ºi în postrãcitor. Prin corpul sãu, compresorul o emanã cãtre mediul înconjurãtor ºi, din cauza temperaturii aerului comprimat mai ridicatã cu câteva grade în general, diferitã de temperatura de aspiraþie, rãmâne ºi în
aer. Distribuirea cantitãþii de cãldurã diferã în general de la construcþia unui compresor la alta, dar se poate spune cu aproximaþie cã 84-90% din energia preluatã de cuplaj apare în schimbãtoarele de cãldurã ºi aceasta este acea cantitate de cãldurã care este disponibilã pentru refolosirea cãldurii reziduale.
Trebuie avutã în vedere balanþa termicã în cazul diferitelor compresoare, în primul rând în cazul unui compresor cu piston cu rãcire cu apã în douã trepte (ex. TKV). Prin întreaga cantitate de energie preluatã de cãtre 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 fie separate în funcþie de cele douã variante de bazã, balanþa termicã a compresorului 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 de motorul de acþionare. În funcþie de randamentul motoarelor se produc aici încã 7-15% cãldurã, care se adunã la cãldura rezidualã produsã în compresor ºi astfel în multe cazuri puterea motorului poate fi valorificatã 100%. În general însã pot fi refolosite 86-94 de procente din cãldura rezidualã datã de randamentul de 85-93% al motorului.
Din cele de mai sus rezultã cã mãrimea cãldurii date prin radiaþie ºi cãldura rãmasã în aerul comprimat determinã ce rãmâne pentru reutilizarea cãldurii reziduale. Cantitatea de cãldurã rãmasã în aerul comprimat însã este determinatã de diferenþa dintre temperatura aerului la ieºirea din rãcitor ºi cea a aerului aspirat. Se spune în general cã o diferenþã de 15 °C corespunde cu o putere a motorului de 5%.
Rãcitor intermediar PostrãcitorRãcitor de uleiRãcire în trepteCãldurã radiantã
45%38%7%5%2%
-15%75%5%2%
61www.agkompressoren.ro
60www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
CAPITOLUL VI. REVALORIFICAREA CÃLDURII REZIDUALE
Într-o reþea de aer comprimat realizatã în mod optim, preluarea energiei de cãtre compresoare, conform cunoºtinþelor noastre de pânã acum, nu se poate reduce mai mult. Deci, fiind indispensabilã producþiei, trebuie sã þinem cont de aceasta. Însã, în timpul producerii aerului comprimat, se produce o cantitate mare de cãldurã, pe care utilizatorii au tratat-o ca pe niºte reziduuri ºi pe care au eliberat-o în atmosferã prin postrãcitoare respectiv turnuri de rãcire. Însã specialiºtii, având conºtiinþã energeticã 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 al sistemului 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. Valoarea creºterii energiei interne este egalã cu diferenþa dintre energiile introduse ºi evacuate. 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 ºi evacuatã sunt egale în orice moment. În cazul compresiei izotermice, creºterea presiunii s-a produs fãrã utilizarea energiei, pentru cã energia introdusã a ºi fost eliminatã. În practicã, compresia izotermicã nu se poate realiza, dar din punctul de vedere al balanþei energetice, apare o situaþie identicã atunci când aerul comprimat iese din compresor la aceeaºi temperaturã cu cea de aspiraþie. În acest caz, energia preluatã este identicã cu 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 energiei poate pãrea la început contradictorie. Dar când, în timpul expansiunii, aerul comprimat 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 postrãcirii corespunzãtoare, energia necesarã comprimãrii este disponibilã în rãcitor ca ºi cãldura ce poate fi reutilizatã în întregime.
6.2. Balanþa termicã a compresoruluiCãldura ce apare în timpul comprimãrii nu apare doar în rãcitorul
intermediar ºi în postrãcitor. Prin corpul sãu, compresorul o emanã cãtre mediul înconjurãtor ºi, din cauza temperaturii aerului comprimat mai ridicatã cu câteva grade în general, diferitã de temperatura de aspiraþie, rãmâne ºi în
aer. Distribuirea cantitãþii de cãldurã diferã în general de la construcþia unui compresor la alta, dar se poate spune cu aproximaþie cã 84-90% din energia preluatã de cuplaj apare în schimbãtoarele de cãldurã ºi aceasta este acea cantitate de cãldurã care este disponibilã pentru refolosirea cãldurii reziduale.
Trebuie avutã în vedere balanþa termicã în cazul diferitelor compresoare, în primul rând în cazul unui compresor cu piston cu rãcire cu apã în douã trepte (ex. TKV). Prin întreaga cantitate de energie preluatã de cãtre 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 fie separate în funcþie de cele douã variante de bazã, balanþa termicã a compresorului 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 de motorul de acþionare. În funcþie de randamentul motoarelor se produc aici încã 7-15% cãldurã, care se adunã la cãldura rezidualã produsã în compresor ºi astfel în multe cazuri puterea motorului poate fi valorificatã 100%. În general însã pot fi refolosite 86-94 de procente din cãldura rezidualã datã de randamentul de 85-93% al motorului.
Din cele de mai sus rezultã cã mãrimea cãldurii date prin radiaþie ºi cãldura rãmasã în aerul comprimat determinã ce rãmâne pentru reutilizarea cãldurii reziduale. Cantitatea de cãldurã rãmasã în aerul comprimat însã este determinatã de diferenþa dintre temperatura aerului la ieºirea din rãcitor ºi cea a aerului aspirat. Se spune în general cã o diferenþã de 15 °C corespunde cu o putere a motorului de 5%.
Rãcitor intermediar PostrãcitorRãcitor de uleiRãcire în trepteCãldurã radiantã
45%38%7%5%2%
-15%75%5%2%
63www.agkompressoren.ro
62www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
6.3. Pregatirea pentru refolosirea caldurii rezidualeÎn 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 revalorificarea cãldurii reziduale apãrute la staþia de compresoare de aer. Dupã posibilitãþi trebuie 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 ºi proiectat trebuie analizate neapãrat încã din perioada pregãtirilor câteva aspecte. 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 a staþiei de compresoare este producerea aerului comprimat, iar refolosirea cãldurii reziduale nu trebuie sã o influenþeze pe aceasta. Ca urmare a refolosirii cãldurii reziduale, debitul, presiunea ºi calitatea aerului comprimat nu se poate schimba ºi, independent de refolosirea cãldurii, producþia aerului comprimat trebuie sã funcþioneze tot timpul în siguranþã.
Dacã în timpul proiectãrii se þine cont de aceste condiþii, cu un sistem de aer comprimat rentabil ºi de încredere se poate realiza o refolosire a cãldurii reziduale de mare rentabilitate.
Modalitãþile diferite de refolosire a cãldurii reziduale sunt determinate de tipul agentului de rãcire. Se pot distinge douã feluri de soluþii de bazã, ºi anume refolosirea cãldurii reziduale la compresoarele cu rãcire cu 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 cu aer, adicã din cãldura aflatã în agentul de rãcire numai o parte anume se foloseºte pentru a obþine unele avantaje.
6.4. Refolosirea cãldurii reziduale la compresoarele cu rãcire cu 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 aerului de rãcire care iese din schimbãtoarele de cãldurã, trebuie cãutate în uzinã acele 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 timpul de funcþionare în sarcinã a compresorului. Aici nu trebuie scãpat din vedere faptul cã un randament de 100% la un compresor se obþine doar atunci când funcþioneazã complet în sarcinã. Din punctul de vedere al utilizãrii cãldurii, doar acest lucru conteazã ca ºi “valoare” a timpului de funcþionare. Dacã cerinþele ºi posibilitãþile sunt în acord, putem sã ne ocupãm cu transportul aerului de la compresor la consumator. Cel mai simplu ºi cel mai convenabil din punctul de vedere al costurilor este când se poate rezolva problema prin construirea unei conducte de aer. Pentru asta e nevoie ca locul reutilizãrii sã se afle relativ aproape. În acest caz ºi ventilatorul propriu al schimbãtorului de aer este suficient ca sã ducã aerul în spaþiul dorit. Dacã aerul trebuie dus la o distanþã mai mare ºi din cauza conductei lungi de aer surplusul de rezistenþã ajunsã la ventilatoare este mai mare de 10 mbari, este indicat sã se utilizeze ventilatoare auxiliare.
Ar putea fi de ajutor în refolosirea reziduurilor de caldura ale compresorului cu racire cu aer prezentarea câtorva domenii posibile de utilizare 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. Cãldura rezidualã apãrutã în rãcitorul intermediar ºi în postrãcitorul compresorului cu piston se foloseºte la încãlzirea spaþiului de lângã staþia de compresoare.
Figura 34. Refolosirea reziduurilor de cãldurã la compresoarele cu piston, cu rãcire cu aer
63www.agkompressoren.ro
62www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
6.3. Pregatirea pentru refolosirea caldurii rezidualeÎn 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 revalorificarea cãldurii reziduale apãrute la staþia de compresoare de aer. Dupã posibilitãþi trebuie 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 ºi proiectat trebuie analizate neapãrat încã din perioada pregãtirilor câteva aspecte. 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 a staþiei de compresoare este producerea aerului comprimat, iar refolosirea cãldurii reziduale nu trebuie sã o influenþeze pe aceasta. Ca urmare a refolosirii cãldurii reziduale, debitul, presiunea ºi calitatea aerului comprimat nu se poate schimba ºi, independent de refolosirea cãldurii, producþia aerului comprimat trebuie sã funcþioneze tot timpul în siguranþã.
Dacã în timpul proiectãrii se þine cont de aceste condiþii, cu un sistem de aer comprimat rentabil ºi de încredere se poate realiza o refolosire a cãldurii reziduale de mare rentabilitate.
Modalitãþile diferite de refolosire a cãldurii reziduale sunt determinate de tipul agentului de rãcire. Se pot distinge douã feluri de soluþii de bazã, ºi anume refolosirea cãldurii reziduale la compresoarele cu rãcire cu 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 cu aer, adicã din cãldura aflatã în agentul de rãcire numai o parte anume se foloseºte pentru a obþine unele avantaje.
6.4. Refolosirea cãldurii reziduale la compresoarele cu rãcire cu 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 aerului de rãcire care iese din schimbãtoarele de cãldurã, trebuie cãutate în uzinã acele 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 timpul de funcþionare în sarcinã a compresorului. Aici nu trebuie scãpat din vedere faptul cã un randament de 100% la un compresor se obþine doar atunci când funcþioneazã complet în sarcinã. Din punctul de vedere al utilizãrii cãldurii, doar acest lucru conteazã ca ºi “valoare” a timpului de funcþionare. Dacã cerinþele ºi posibilitãþile sunt în acord, putem sã ne ocupãm cu transportul aerului de la compresor la consumator. Cel mai simplu ºi cel mai convenabil din punctul de vedere al costurilor este când se poate rezolva problema prin construirea unei conducte de aer. Pentru asta e nevoie ca locul reutilizãrii sã se afle relativ aproape. În acest caz ºi ventilatorul propriu al schimbãtorului de aer este suficient ca sã ducã aerul în spaþiul dorit. Dacã aerul trebuie dus la o distanþã mai mare ºi din cauza conductei lungi de aer surplusul de rezistenþã ajunsã la ventilatoare este mai mare de 10 mbari, este indicat sã se utilizeze ventilatoare auxiliare.
Ar putea fi de ajutor în refolosirea reziduurilor de caldura ale compresorului cu racire cu aer prezentarea câtorva domenii posibile de utilizare 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. Cãldura rezidualã apãrutã în rãcitorul intermediar ºi în postrãcitorul compresorului cu piston se foloseºte la încãlzirea spaþiului de lângã staþia de compresoare.
Figura 34. Refolosirea reziduurilor de cãldurã la compresoarele cu piston, cu rãcire cu aer
65www.agkompressoren.ro
64www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 35. Reutilizarea pentru încãlzire a aerului de rãcire al compresorului cu ºurub în sistem ALMIG
În figura 35 se prezintã o soluþie cu ceva mai complicatã. Aici se utilizeazã pentru încãlzirea unei hale cãldura aflatã în aerul de rãcire al unui compresor modern in sistem ALMIG. Deoarece în hale mai mari aerul este distribuit 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 nevoie de caldura.
Toate solutiile prezentate pâna acum duc, în final, la economisirea energiei, carbune sau ulei, mai rar energie electrica, atât pentru utilizator cât si pentru tara. Pentru a ne forma o idee despre ordinea valorica sunt prezentate câteva date valorice ale energiei recuperabile din compresoarele cu racire cu aer. (La calcularea datelor s-a utilizat functionarea sub sarcina timp de 3000 ore/an si o putere calorica de 6800 kWh/litru combustibil lichid, luând astfel în considerare si pierderile la încalzire).
Din aceste date rezulta ca refolosirea caldurii reziduale aplicata si la compresoarele cu putere mai mica poate duce la economisirea zecilor de mii 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 o problema serioasa faptul ca apa este la dispozitie la o temperatura mica în general. În marea majoritate constituie o problema utilizarea apei calde de 40-50 °C iar de utilizarea pompelor de caldura pentru cresterea temperaturii nici nu poate fi vorba din motive economice.
Producãtorii de compresoare au introdus deci în ultimii ani sisteme noi în utilizarea cãrora din compresor se poate obþine apã caldã de 95-100 °C. Esenþa refolosirii reziduurilor de cãldurã, aºa numita “temperaturã ridicatã”, este cã prin circuitul de rãcire modificat al compresorului se permite trecerea unei cantitãþi mai mici de apã care astfel se încãlzeºte mai bine. De modificarea circuitului de rãcire este nevoie tocmai pentru ca temperatura ridicatã sã nu influenþeze funcþionarea compresorului, respectiv calitatea aerului 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 pentru refolosirea reziduurilor de cãldurã în compresorul cu ºurub în douã
trepte, cu rãcire cu apã
Aerul caldvara
Aer caldpentru
încãlzire Aercurat
pentrurãcirevara
Aer pentrurãcire iarna
65www.agkompressoren.ro
64www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 35. Reutilizarea pentru încãlzire a aerului de rãcire al compresorului cu ºurub în sistem ALMIG
În figura 35 se prezintã o soluþie cu ceva mai complicatã. Aici se utilizeazã pentru încãlzirea unei hale cãldura aflatã în aerul de rãcire al unui compresor modern in sistem ALMIG. Deoarece în hale mai mari aerul este distribuit 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 nevoie de caldura.
Toate solutiile prezentate pâna acum duc, în final, la economisirea energiei, carbune sau ulei, mai rar energie electrica, atât pentru utilizator cât si pentru tara. Pentru a ne forma o idee despre ordinea valorica sunt prezentate câteva date valorice ale energiei recuperabile din compresoarele cu racire cu aer. (La calcularea datelor s-a utilizat functionarea sub sarcina timp de 3000 ore/an si o putere calorica de 6800 kWh/litru combustibil lichid, luând astfel în considerare si pierderile la încalzire).
Din aceste date rezulta ca refolosirea caldurii reziduale aplicata si la compresoarele cu putere mai mica poate duce la economisirea zecilor de mii 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 o problema serioasa faptul ca apa este la dispozitie la o temperatura mica în general. În marea majoritate constituie o problema utilizarea apei calde de 40-50 °C iar de utilizarea pompelor de caldura pentru cresterea temperaturii nici nu poate fi vorba din motive economice.
Producãtorii de compresoare au introdus deci în ultimii ani sisteme noi în utilizarea cãrora din compresor se poate obþine apã caldã de 95-100 °C. Esenþa refolosirii reziduurilor de cãldurã, aºa numita “temperaturã ridicatã”, este cã prin circuitul de rãcire modificat al compresorului se permite trecerea unei cantitãþi mai mici de apã care astfel se încãlzeºte mai bine. De modificarea circuitului de rãcire este nevoie tocmai pentru ca temperatura ridicatã sã nu influenþeze funcþionarea compresorului, respectiv calitatea aerului 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 pentru refolosirea reziduurilor de cãldurã în compresorul cu ºurub în douã
trepte, cu rãcire cu apã
Aerul caldvara
Aer caldpentru
încãlzire Aercurat
pentrurãcirevara
Aer pentrurãcire iarna
67www.agkompressoren.ro
66www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 37. Conectare sistemului de revalorificare a cãldurii rezidualede temperaturã ridicatã
Figura 36. aratã cuplarea la apã a postrãcitorului ºi uscãtorului de aer la un compresor cu temperaturã ridicatã transformat pentru refolosirea cãldurii 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 dãunãtoare ale încãlzirii la o temperaturã înaltã. De aceea, circuitul apei de rãcire a compresorului se închide ºi în acest circuit se introduce apã de alimentare pretratatã, ca pentru cazane. Apa astfel încãlzitã transmite cãldura prin schimbãtoarele de cãldurã sistemului de refolosire a cãldurii. Prin inserarea unui 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 nu este prizã. În figura 38 se vede schema de cuplare teoreticã a unui sistem convenabil de refolosire completã a cãldurii reziduale de temperaturã ridicatã.
Aceastã soluþie de racordare poate fi utilizatã în aceeaºi mãsurã la compresoarele cu ºurub fãrã ulei, cât ºi la compresoarele cu piston cu lubrifiere 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 interesul funcþionãrii în siguranþã a compresorului la refolosirea cãldurii trebuie excluse toate sursele de cãldurã, cu excepþia postrãcitorului. Specialiºtii lucreazã deja la soluþii care sã facã posibilã refolosirea completã a cãldurii reziduale ale compresoarelor TKV. În figura 39. se poate vedea schiþa de racordare a unui sistem de refolosire a cãldurii reziduale, care utilizeazã acum numai postrãcitoarele, pentru patru compresoare TKV.
Posibilitãþile de refolosire a cãldurii reziduale din apã au o arie mult mai 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 se gãseºte într-o uzinã de mase plastice în care tehnologia necesitã apã caldã la diferite temperaturi. Compresorul emanã prin radiaþie, din puterea de 198 kW, 12 kW la staþia de compresoare, iar restul de 186 kW rãmâne în aerul comprimat. Apa încãlzitã la 95°C, trecând prin trei schimbãtoare de cãldurã, se rãceºte pânã la temperatura necesarã intrãrii în compresor, ºi dacã nici din cauza schimbãrii prizei de apã caldã apa nu se rãceºte atunci un al patrulea schimbãtor de cãldurã va asigura preluarea întregii cantitãþi de cãldurã.
Acest sistem realizeaza în perioadele în care e nevoie de încalzire o re-folosire de 100% a caldurii reziduale deoarece suma energiilor furnizate pentru încalzire si pentru producerea apei calde în statia de compresoare corespunde cu cea pe care motorul compresorului o preia sub sarcina maxima.
În ceea ce urmeazã se pot vedea câteva date despre cantitãþile de energie produse cu compresoarele cu rãcire de aer. Valorile sunt date pentru o funcþionare în sarcinã de 600 h/an ºi o valoare de încãlzire de 6800 kWh/litru ulei astfel încât cãldura refolosibilã este calculatã pentru 81% din puterea motorului.
compresor cu rãcire cu apã cu circuit de rãcire transformat
bloc de revalorificare acãldurii
Sistem de racire secundar
Utilizatori
ex.: pentru turnulde rãcire
1. Compresor cu surub2. Schimbator de caldura de siguranta3. Pompa4. Rezervor de apa calda5. Consumator de apa calda6. Teava apa7. Încalzire suplimentara (electrica)
67www.agkompressoren.ro
66www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 37. Conectare sistemului de revalorificare a cãldurii rezidualede temperaturã ridicatã
Figura 36. aratã cuplarea la apã a postrãcitorului ºi uscãtorului de aer la un compresor cu temperaturã ridicatã transformat pentru refolosirea cãldurii 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 dãunãtoare ale încãlzirii la o temperaturã înaltã. De aceea, circuitul apei de rãcire a compresorului se închide ºi în acest circuit se introduce apã de alimentare pretratatã, ca pentru cazane. Apa astfel încãlzitã transmite cãldura prin schimbãtoarele de cãldurã sistemului de refolosire a cãldurii. Prin inserarea unui 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 nu este prizã. În figura 38 se vede schema de cuplare teoreticã a unui sistem convenabil de refolosire completã a cãldurii reziduale de temperaturã ridicatã.
Aceastã soluþie de racordare poate fi utilizatã în aceeaºi mãsurã la compresoarele cu ºurub fãrã ulei, cât ºi la compresoarele cu piston cu lubrifiere 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 interesul funcþionãrii în siguranþã a compresorului la refolosirea cãldurii trebuie excluse toate sursele de cãldurã, cu excepþia postrãcitorului. Specialiºtii lucreazã deja la soluþii care sã facã posibilã refolosirea completã a cãldurii reziduale ale compresoarelor TKV. În figura 39. se poate vedea schiþa de racordare a unui sistem de refolosire a cãldurii reziduale, care utilizeazã acum numai postrãcitoarele, pentru patru compresoare TKV.
Posibilitãþile de refolosire a cãldurii reziduale din apã au o arie mult mai 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 se gãseºte într-o uzinã de mase plastice în care tehnologia necesitã apã caldã la diferite temperaturi. Compresorul emanã prin radiaþie, din puterea de 198 kW, 12 kW la staþia de compresoare, iar restul de 186 kW rãmâne în aerul comprimat. Apa încãlzitã la 95°C, trecând prin trei schimbãtoare de cãldurã, se rãceºte pânã la temperatura necesarã intrãrii în compresor, ºi dacã nici din cauza schimbãrii prizei de apã caldã apa nu se rãceºte atunci un al patrulea schimbãtor de cãldurã va asigura preluarea întregii cantitãþi de cãldurã.
Acest sistem realizeaza în perioadele în care e nevoie de încalzire o re-folosire de 100% a caldurii reziduale deoarece suma energiilor furnizate pentru încalzire si pentru producerea apei calde în statia de compresoare corespunde cu cea pe care motorul compresorului o preia sub sarcina maxima.
În ceea ce urmeazã se pot vedea câteva date despre cantitãþile de energie produse cu compresoarele cu rãcire de aer. Valorile sunt date pentru o funcþionare în sarcinã de 600 h/an ºi o valoare de încãlzire de 6800 kWh/litru ulei astfel încât cãldura refolosibilã este calculatã pentru 81% din puterea motorului.
compresor cu rãcire cu apã cu circuit de rãcire transformat
bloc de revalorificare acãldurii
Sistem de racire secundar
Utilizatori
ex.: pentru turnulde rãcire
1. Compresor cu surub2. Schimbator de caldura de siguranta3. Pompa4. Rezervor de apa calda5. Consumator de apa calda6. Teava apa7. Încalzire suplimentara (electrica)
69www.agkompressoren.ro
68www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Se remarcã foarte clar cantitatea uriaºã de energie ce se poate recupera 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 se poate 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-o uzinã de mase plastice
Desigur, proiectarea unui sistem de refolosire a cãldurii reziduale nu este simplã la compresoarele cu rãcire cu apã, spre deosebire de cele cu rãcire cu aer. Asigurarea funcþionãrii compresorului, neschimbarea calitãþii aerului în ciuda temperaturii ridicate, asigurarea rãcirii fãrã refolosirea cãldurii, asigurarea cãldurii la nefuncþionarea compresorului constituie probleme a cãror rezolvare trebuie încredinþatã specialiºtilor. Din fericire, la ora actualã se produc deja blocuri de recuperare a cãldurii necesare instalãrii sistemului de refolosire a cãldurii reziduale pe scarã largã, aºa cã astfel de investiþii 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 de vedere al folosirii cãldurii, crearea celor cu rãcire cu apã asigurã o exploatare mai eficientã. Pentru rezolvarea acestei contradicþii existã azi sisteme combinate de revalorificare a cãldurii reziduale care unesc avantajele funcþionãrii datorate utilizãrii rãcirii cu aer ºi a celor energetice rezultate din rãcirea cu apã.
Una din variantele combinate reprezentatã în figura 41, este utilizabilã la compresoarele cu ºurub cu injecþie cu ulei. Esenþa soluþiei este faptul cã acest compresor este instalat cu postrãcitor cu aer ºi rãcitor cu ulei ºi numai cãldura existentã în ulei este folositã pentru producerea apei calde. Pe baza datelor de la capitolul 6.2. aceasta reprezintã 75% din energia preluatã de la cuplaj. Înainte de rãcirea cu aer, o parte din ulei trece printr-un rãcitor de ulei cu apã producând astfel apã caldã de 75-80°C. Temperatura uleiului este controlatã de cãtre o supapã termostaticã. Cu cât scade priza pe partea utilizatorilor 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 se utilizeazã pentru încãlzirea staþiei de compresoare, de exemplu, se poate realiza iarna o refolosire de 100% a cãldurii reziduale.
Rãcitoarele de ulei cu rãcire cu apã ºi schimbãtoarele de cãldurã apã-apã necesare pentru realizarea unui circuit de apã închis pot fii incluse într-un bloc de reutilizare a cãldurii reziduale pregãtit în acest scop. Acesta trebuie 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 cãldurii reziduale este aplicabil la compresoarele cu rãcire cu aer, în primul rând în cazul compresoarelor cu ºurub fãrã ulei. Esenþa soluþiei este cã pe compresor înainte de rãcitor se instaleazã o ieºire pentru aerul comprimat iar aerul fierbinte este dirijat cãtre schimbãtoarele de cãldurã cu rãcire cu apã ale blocului de reutilizare a cãldurii. De aici aerul ajunge din nou în compresor ºi circulã mai departe pe drumul stabilit iniþial. În figura 43. se prezintã modul de
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 8 kW
Bazin de rãcire
Cantitatea de cãldurã refolositã
3Aer comprimat produs la 7 bari:35m /min
69www.agkompressoren.ro
68www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Se remarcã foarte clar cantitatea uriaºã de energie ce se poate recupera 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 se poate 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-o uzinã de mase plastice
Desigur, proiectarea unui sistem de refolosire a cãldurii reziduale nu este simplã la compresoarele cu rãcire cu apã, spre deosebire de cele cu rãcire cu aer. Asigurarea funcþionãrii compresorului, neschimbarea calitãþii aerului în ciuda temperaturii ridicate, asigurarea rãcirii fãrã refolosirea cãldurii, asigurarea cãldurii la nefuncþionarea compresorului constituie probleme a cãror rezolvare trebuie încredinþatã specialiºtilor. Din fericire, la ora actualã se produc deja blocuri de recuperare a cãldurii necesare instalãrii sistemului de refolosire a cãldurii reziduale pe scarã largã, aºa cã astfel de investiþii 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 de vedere al folosirii cãldurii, crearea celor cu rãcire cu apã asigurã o exploatare mai eficientã. Pentru rezolvarea acestei contradicþii existã azi sisteme combinate de revalorificare a cãldurii reziduale care unesc avantajele funcþionãrii datorate utilizãrii rãcirii cu aer ºi a celor energetice rezultate din rãcirea cu apã.
Una din variantele combinate reprezentatã în figura 41, este utilizabilã la compresoarele cu ºurub cu injecþie cu ulei. Esenþa soluþiei este faptul cã acest compresor este instalat cu postrãcitor cu aer ºi rãcitor cu ulei ºi numai cãldura existentã în ulei este folositã pentru producerea apei calde. Pe baza datelor de la capitolul 6.2. aceasta reprezintã 75% din energia preluatã de la cuplaj. Înainte de rãcirea cu aer, o parte din ulei trece printr-un rãcitor de ulei cu apã producând astfel apã caldã de 75-80°C. Temperatura uleiului este controlatã de cãtre o supapã termostaticã. Cu cât scade priza pe partea utilizatorilor 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 se utilizeazã pentru încãlzirea staþiei de compresoare, de exemplu, se poate realiza iarna o refolosire de 100% a cãldurii reziduale.
Rãcitoarele de ulei cu rãcire cu apã ºi schimbãtoarele de cãldurã apã-apã necesare pentru realizarea unui circuit de apã închis pot fii incluse într-un bloc de reutilizare a cãldurii reziduale pregãtit în acest scop. Acesta trebuie 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 cãldurii reziduale este aplicabil la compresoarele cu rãcire cu aer, în primul rând în cazul compresoarelor cu ºurub fãrã ulei. Esenþa soluþiei este cã pe compresor înainte de rãcitor se instaleazã o ieºire pentru aerul comprimat iar aerul fierbinte este dirijat cãtre schimbãtoarele de cãldurã cu rãcire cu apã ale blocului de reutilizare a cãldurii. De aici aerul ajunge din nou în compresor ºi circulã mai departe pe drumul stabilit iniþial. În figura 43. se prezintã modul de
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 8 kW
Bazin de rãcire
Cantitatea de cãldurã refolositã
3Aer comprimat produs la 7 bari:35m /min
71www.agkompressoren.ro
70www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 41. Cuplajul teoretic al unui sistem de refolosire a cãldurii reziduale la compresoarele cu surub cu injectie cu ulei
Figura 42. Un compresor cu ºurub ALMIG LENTO pregãtit pentru revalorificarea cãldurii reziduale (cu schimbãtor de ulei apã de uz
curent)
cuplare al sistemului. Temperatura aerului comprimat care circulã prin compresor este controlatã de ventilatoarele dirijate de cãtre temperatura rãcitorului 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 un sistem de apã, de un circuit secundar de rãcire nici de schimbãtoarele de c 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 mai bune posibilitãþi pentru exploatarea raþionalã a resurselor de energie avute la dispoziþie ºi datoritã acestora sã nu fim obligaþi sã renunþãm la pretenþiile noastre îndreptãþite.
Investiþia în revalorificarea cãldurii reziduale costã mulþi bani, ceea ce poate constitui o problemã chiar ºi atunci când recuperarea investiþiei se face într-o perioadã aproximativã de 1-2 ani. Se vede foarte clar ce costã mai mult, risipa mare de energie sau investiþiile de raþionalizare a energiei. Tocmai de aceea reutilizarea cãldurii reziduale se poate obþine numai cu o muncã bine gânditã ºi planificatã pe termen lung.
Garantia realizarii sale însa este formarea unei constiinte energetice noi, care apreciaza investitia nu dupa cheltuielile de achizitie ci în primul rând dupa indicatorii consumului de energie. Numai aceasta poate duce la realizarea scopului, respectiv la economisirea energiei nationale.
Circuit de ulei
Aer comprimat
Apa receApa calda
71www.agkompressoren.ro
70www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 41. Cuplajul teoretic al unui sistem de refolosire a cãldurii reziduale la compresoarele cu surub cu injectie cu ulei
Figura 42. Un compresor cu ºurub ALMIG LENTO pregãtit pentru revalorificarea cãldurii reziduale (cu schimbãtor de ulei apã de uz
curent)
cuplare al sistemului. Temperatura aerului comprimat care circulã prin compresor este controlatã de ventilatoarele dirijate de cãtre temperatura rãcitorului 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 un sistem de apã, de un circuit secundar de rãcire nici de schimbãtoarele de c 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 mai bune posibilitãþi pentru exploatarea raþionalã a resurselor de energie avute la dispoziþie ºi datoritã acestora sã nu fim obligaþi sã renunþãm la pretenþiile noastre îndreptãþite.
Investiþia în revalorificarea cãldurii reziduale costã mulþi bani, ceea ce poate constitui o problemã chiar ºi atunci când recuperarea investiþiei se face într-o perioadã aproximativã de 1-2 ani. Se vede foarte clar ce costã mai mult, risipa mare de energie sau investiþiile de raþionalizare a energiei. Tocmai de aceea reutilizarea cãldurii reziduale se poate obþine numai cu o muncã bine gânditã ºi planificatã pe termen lung.
Garantia realizarii sale însa este formarea unei constiinte energetice noi, care apreciaza investitia nu dupa cheltuielile de achizitie ci în primul rând dupa indicatorii consumului de energie. Numai aceasta poate duce la realizarea scopului, respectiv la economisirea energiei nationale.
Circuit de ulei
Aer comprimat
Apa receApa calda
73www.agkompressoren.ro
72www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
CAPITOLUL VII. TRANSPORTUL PNEUMATIC
7.1. Parametrii transportului pneumatic
Transportul pneumatic este un mod simplu ºi foarte convenabil de a transporta materiale sub formã de pulberi sau granule. Sistemul presupune o sursã de gaz comprimat, de obicei aer, un alimentator de material, conducta de transport ºi un buncãr de descãrcare a materialului din gazul de transport.
Sistemul este în întregime închis, dar dacã este necesar, sistemul poate funcþiona astfel încât pãrþile în miºcare sã nu vinã în contact cu materialul transportat. Materialul poate fi transportat în sisteme cu înaltã sau joasã presiune, sau în întregime cu vacuum. Pentru materiale puternic higroscopice se poate folosi aer uscat, iar pentru materiale explozive, pot fi folosite gaze inerte precum azotul. În particular, materialul poate fi livrat în recipiente 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 locatie aflata la o oarecare distanta. Punctele de alimentare, cât si cele de descarcare pot fi alese cu o mare flexibilitate. La sistemele cu vacuum materialele transportate pot fi separate prin introducerea în partea superioara 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 de scurgere. Transportul pneumatic pe verticalã nu pune cu mult mai multe probleme decât cel pe orizontalã, fluxul de material transportat poate fi monitorizat foarte uºor ºi multe sisteme de transport sunt complet automatizate.
Sistemul de transport pneumatic este versatil, o largã gamã de materiale putând fi transportate ermetic ºi în deplinã siguranþã. Sistemul pneumatic ocupã o suprafaþã micã, iar conductele lui pot fi plasate pe pereþii halelor, pe acoperiº sau îngropate. Ramificaþiile conductelor oferã flexibilitate sistemului dar pe de altã parte mãresc rezistenþa la curgere ºi degradeazã materialul transportat,dacã acesta este fragil sau erodeazã materialul conductei, dacã materialul transportat este abraziv.
O gamã foarte largã de material sub formã de pulberi sau granule ºi un mare numãr de aplicaþii industriale folosesc acest procedeu de transport ºi stocare. Astfel, câteva dintre aceste aplicaþii sunt în agriculturã, minerit, chimie, farmacie, vopsele ºi metalurgie.
În agriculturã, transportul pneumatic este folosit la recoltarea cerealelor, dar ºi la fabricare nutreþurilor pentru animale. Fertilizarea cu o mare varietate de materiale, are ca mijloc de transport al acestora transportul pneumatic. Un lung ºir de produse alimentare, de la fãinã la zahãr, ceai ºi cafea, 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 de aplicaþii industriale.
Modul de transport depinde în primul rând de natura materialului transportat. Funcþie de aceasta, materialul poate fi transportat continuu prin conductele de transport sau în ºarje de mãrimi diferite. La cantitãþi mici de material transportat acesta este împins de cãtre un tampon de aer, iar la cantitãþi mari materialul este transportat : fie în fazã diluatã,în suspensie în aerul cu mare vitezã din conducte,fie în faza densã cu vitezã micã, sub formã de tampoane de materie împinse de tampoane de aer.
Aproape orice material poate fi transportat în fazã diluatã, în curgere, în suspensie prin conducte, indiferent de mãrimea particulelor, formã ºi densitate.
Particule de material sunt aspirate sau suflate de catre curentii de aer prin conducta cu o viteza relativ mare, viteza asigurata cu consum mare de 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 pat fluidizat când materialul curge în strat continuu sau pulsator în lungul conductei. Un alt mod este sub formã de tampoane de material care umplu secþiunea conductei separate ºi împinse de goluri de aer. Faza densã mai este numitã ºi curgere nesuspendatã.
Curgerea materialului în pat fluidizat presupune bune caracteristici de reþinere a aerului de cãtre material,cum ar fi pulberile fine cu mãrimi ale particulei de 40-70 µm.
Transportul în tampoane de material este posibil la materiale cu o bunã permeabilitate a aerului, astfel ca acesta sã treacã uºor printre particule, fiind recomandat la transportul materialelor paletizate ºi a seminþelor 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 peste 16 m/s pentru particule mari,de mare densitate.
Pentru transportul în faza densa, viteza aerului poate fi sub 3 m/s si chiar mai mica în unele cazuri particulare.
Aceleasi valori pot fi considerate si pentru patul fluidizat în faza densa.
Aerul fiind compresibil, astfel cã, pentru materialul transportat în lungul conductei, presiunea scade, iar fluxul volumic creºte.
73www.agkompressoren.ro
72www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
CAPITOLUL VII. TRANSPORTUL PNEUMATIC
7.1. Parametrii transportului pneumatic
Transportul pneumatic este un mod simplu ºi foarte convenabil de a transporta materiale sub formã de pulberi sau granule. Sistemul presupune o sursã de gaz comprimat, de obicei aer, un alimentator de material, conducta de transport ºi un buncãr de descãrcare a materialului din gazul de transport.
Sistemul este în întregime închis, dar dacã este necesar, sistemul poate funcþiona astfel încât pãrþile în miºcare sã nu vinã în contact cu materialul transportat. Materialul poate fi transportat în sisteme cu înaltã sau joasã presiune, sau în întregime cu vacuum. Pentru materiale puternic higroscopice se poate folosi aer uscat, iar pentru materiale explozive, pot fi folosite gaze inerte precum azotul. În particular, materialul poate fi livrat în recipiente 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 locatie aflata la o oarecare distanta. Punctele de alimentare, cât si cele de descarcare pot fi alese cu o mare flexibilitate. La sistemele cu vacuum materialele transportate pot fi separate prin introducerea în partea superioara 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 de scurgere. Transportul pneumatic pe verticalã nu pune cu mult mai multe probleme decât cel pe orizontalã, fluxul de material transportat poate fi monitorizat foarte uºor ºi multe sisteme de transport sunt complet automatizate.
Sistemul de transport pneumatic este versatil, o largã gamã de materiale putând fi transportate ermetic ºi în deplinã siguranþã. Sistemul pneumatic ocupã o suprafaþã micã, iar conductele lui pot fi plasate pe pereþii halelor, pe acoperiº sau îngropate. Ramificaþiile conductelor oferã flexibilitate sistemului dar pe de altã parte mãresc rezistenþa la curgere ºi degradeazã materialul transportat,dacã acesta este fragil sau erodeazã materialul conductei, dacã materialul transportat este abraziv.
O gamã foarte largã de material sub formã de pulberi sau granule ºi un mare numãr de aplicaþii industriale folosesc acest procedeu de transport ºi stocare. Astfel, câteva dintre aceste aplicaþii sunt în agriculturã, minerit, chimie, farmacie, vopsele ºi metalurgie.
În agriculturã, transportul pneumatic este folosit la recoltarea cerealelor, dar ºi la fabricare nutreþurilor pentru animale. Fertilizarea cu o mare varietate de materiale, are ca mijloc de transport al acestora transportul pneumatic. Un lung ºir de produse alimentare, de la fãinã la zahãr, ceai ºi cafea, 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 de aplicaþii industriale.
Modul de transport depinde în primul rând de natura materialului transportat. Funcþie de aceasta, materialul poate fi transportat continuu prin conductele de transport sau în ºarje de mãrimi diferite. La cantitãþi mici de material transportat acesta este împins de cãtre un tampon de aer, iar la cantitãþi mari materialul este transportat : fie în fazã diluatã,în suspensie în aerul cu mare vitezã din conducte,fie în faza densã cu vitezã micã, sub formã de tampoane de materie împinse de tampoane de aer.
Aproape orice material poate fi transportat în fazã diluatã, în curgere, în suspensie prin conducte, indiferent de mãrimea particulelor, formã ºi densitate.
Particule de material sunt aspirate sau suflate de catre curentii de aer prin conducta cu o viteza relativ mare, viteza asigurata cu consum mare de 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 pat fluidizat când materialul curge în strat continuu sau pulsator în lungul conductei. Un alt mod este sub formã de tampoane de material care umplu secþiunea conductei separate ºi împinse de goluri de aer. Faza densã mai este numitã ºi curgere nesuspendatã.
Curgerea materialului în pat fluidizat presupune bune caracteristici de reþinere a aerului de cãtre material,cum ar fi pulberile fine cu mãrimi ale particulei de 40-70 µm.
Transportul în tampoane de material este posibil la materiale cu o bunã permeabilitate a aerului, astfel ca acesta sã treacã uºor printre particule, fiind recomandat la transportul materialelor paletizate ºi a seminþelor 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 peste 16 m/s pentru particule mari,de mare densitate.
Pentru transportul în faza densa, viteza aerului poate fi sub 3 m/s si chiar mai mica în unele cazuri particulare.
Aceleasi valori pot fi considerate si pentru patul fluidizat în faza densa.
Aerul fiind compresibil, astfel cã, pentru materialul transportat în lungul conductei, presiunea scade, iar fluxul volumic creºte.
75www.agkompressoren.ro
74www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 î n lungul conductei:
p V = p V 1 1 2 2
Astfel, daca presiunea î n punctul de alimentare este 1 bar, la un sistem de transport î n suprapresiune si cu descarcare î n buncar la presiune atmosferica, atunci debitul de aer la iesire va fi dublu si de aici rezulta viteza aerului î n sectiunea de iesire. Din acest motiv, viteza aerului la orice diametru al conductei trebuie sa fie mai mare decâ t î n punctul de alimentare 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 valorile vitezei aerului de transport s-au obþinut experimental pe stand sau pe bazã de experienþã.
Viteza particuleiÎ n transportul î n faza diluata, cu particule î n suspensie î n aer,
mecanismul de transport este cel al dragarii. Viteza particulei este sub cea a aerului si este foarte dificil de apreciat si mai ales de masurat. Î nca odata, singura referinta este viteza aerului, aerul de transport: î n conducta orizontala,viteza particulei se apreciazã ca fiind sub 80% din cea a aerului, iar în conducta verticalã, sub 70%, funcþie ºi de mãrimea forma ºi densitatea particulei.
Aceste valori sunt valabile pentru puncte din reþea care nu sunt în apropierea punctului de alimentare, a ramificaþiilor sau a altor obstacole. De la punctul de alimentare viteza materialului creºte, de la 0 la o valoare de accelerare. Acest proces necesitã o distanþã de accelerare dependentã de mãrimea, forma ºi densitatea particulei.
Viteza de accelerare a particulei este dependentã de diferenþa de
presiune de accelerare care trebuie acoperitã nu numai în punctul de alimentare, ci ºi în ramificaþiile conductei. Viteza particulei la ieºire din ramificaþie poate fi sub cea de la intrare ºi de aceea particula trebuie reacceleratã pânã la viteza de transport. Cãderea de presiune datoratã reaccelerãrii este de obicei inclusã î n cãderea totalã de presiune a ramificaþiei.
Coeficientul de încãrcare sau densitatea fazei este de obicei un parametru ajutãtor în aprecierea curgerii. El reprezintã raportul dintre debitul masic de particule transportate si debitul de aer de transport.
unde Ö este coeficientul de încãrcare (adimensional), m este p
debitul masic de material (tone/h) ºi m debitul de aer (kg/s).a
Acest coeficient ramâne constant de-a lungul conductei spre deosebire 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 de presiune pe conductã este mare sau dacã viteza aerului este micã. Dacã cãderea de presiune a aerului este micã, sau dacã conducta este foarte lungã, atunci valoarea coeficientului de încãrcare poate fi mult mai micã.
Pentru transportul în pat fluidizat, coeficientul de încãrcare trebuie sã fie minimum 20 la începutul transportului pentru a se realiza viteza de transport necesarã.
Coeficientul de încãrcare are de obicei valori peste 100, iar pentru ciment ºi cenuºã chiar ºi mai mari, în funcþie de tipul curgerii: curgere orizontalã 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 numitorul ecuaþiei (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. Viteza de intrare a aerului în conducta de transport este cea care determinã modul de curgere.
Sistemul de transport pneumatic poate fi împãrþit în 2 tipuri: convenþional ºi modern.
În sistemul convenþional, materialul este încãrcat prin punctul de alimentare în conductã ºi prin suflare sau aspirare de cãtre aer este transportat spre buncãrul de descãrcare. Doar materialele cu bune
2
22
1
11
T
Vp
T
Vp= (1.1)
a
p
m
m.
.
6.3
=F(1.2)
(1.3)
75www.agkompressoren.ro
74www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 î n lungul conductei:
p V = p V 1 1 2 2
Astfel, daca presiunea î n punctul de alimentare este 1 bar, la un sistem de transport î n suprapresiune si cu descarcare î n buncar la presiune atmosferica, atunci debitul de aer la iesire va fi dublu si de aici rezulta viteza aerului î n sectiunea de iesire. Din acest motiv, viteza aerului la orice diametru al conductei trebuie sa fie mai mare decâ t î n punctul de alimentare 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 valorile vitezei aerului de transport s-au obþinut experimental pe stand sau pe bazã de experienþã.
Viteza particuleiÎ n transportul î n faza diluata, cu particule î n suspensie î n aer,
mecanismul de transport este cel al dragarii. Viteza particulei este sub cea a aerului si este foarte dificil de apreciat si mai ales de masurat. Î nca odata, singura referinta este viteza aerului, aerul de transport: î n conducta orizontala,viteza particulei se apreciazã ca fiind sub 80% din cea a aerului, iar în conducta verticalã, sub 70%, funcþie ºi de mãrimea forma ºi densitatea particulei.
Aceste valori sunt valabile pentru puncte din reþea care nu sunt în apropierea punctului de alimentare, a ramificaþiilor sau a altor obstacole. De la punctul de alimentare viteza materialului creºte, de la 0 la o valoare de accelerare. Acest proces necesitã o distanþã de accelerare dependentã de mãrimea, forma ºi densitatea particulei.
Viteza de accelerare a particulei este dependentã de diferenþa de
presiune de accelerare care trebuie acoperitã nu numai în punctul de alimentare, ci ºi în ramificaþiile conductei. Viteza particulei la ieºire din ramificaþie poate fi sub cea de la intrare ºi de aceea particula trebuie reacceleratã pânã la viteza de transport. Cãderea de presiune datoratã reaccelerãrii este de obicei inclusã î n cãderea totalã de presiune a ramificaþiei.
Coeficientul de încãrcare sau densitatea fazei este de obicei un parametru ajutãtor în aprecierea curgerii. El reprezintã raportul dintre debitul masic de particule transportate si debitul de aer de transport.
unde Ö este coeficientul de încãrcare (adimensional), m este p
debitul masic de material (tone/h) ºi m debitul de aer (kg/s).a
Acest coeficient ramâne constant de-a lungul conductei spre deosebire 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 de presiune pe conductã este mare sau dacã viteza aerului este micã. Dacã cãderea de presiune a aerului este micã, sau dacã conducta este foarte lungã, atunci valoarea coeficientului de încãrcare poate fi mult mai micã.
Pentru transportul în pat fluidizat, coeficientul de încãrcare trebuie sã fie minimum 20 la începutul transportului pentru a se realiza viteza de transport necesarã.
Coeficientul de încãrcare are de obicei valori peste 100, iar pentru ciment ºi cenuºã chiar ºi mai mari, în funcþie de tipul curgerii: curgere orizontalã 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 numitorul ecuaþiei (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. Viteza de intrare a aerului în conducta de transport este cea care determinã modul de curgere.
Sistemul de transport pneumatic poate fi împãrþit în 2 tipuri: convenþional ºi modern.
În sistemul convenþional, materialul este încãrcat prin punctul de alimentare în conductã ºi prin suflare sau aspirare de cãtre aer este transportat spre buncãrul de descãrcare. Doar materialele cu bune
2
22
1
11
T
Vp
T
Vp= (1.1)
a
p
m
m.
.
6.3
=F(1.2)
(1.3)
d
cLp
2r=D (1.4)
77www.agkompressoren.ro
76www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
proprietãþi de reþinere sau permeabilitate a aerului pot fi transportate cu vitezã 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 transport pneumatic.
Capacitatea de transportAproape 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 transportul pneumatic majoritatea aplicaþiilor sunt sub 1,5 km.
Densitatea apei fiind de aproximativ 800 de ori mai mare decât cea a 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 decât la 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-a lungul conductei. Apa cu presiunea de 150 bar este frecvent utilizatã. Aerul fiind compresibil, foarte puþine sisteme pneumatice funcþioneazã cu presiunea în jurul a 5 bar la prizã ºi cu descãrcarea materialului la presiune atmosfericã (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 se majoreaza diametrul conductei.
Pe lânga problemele legate de eroziunea conductei si degradarea particulelor, viteza are un efect negativ asupra caderii de presiune conform relatiei 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 pãtratul vitezei, 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 transportatã pneumatic de la filtrele electrostatice la o distanþã de 2 km în 5 silozuri de stocare din care apoi este folositã la fabricarea cimentului. Transportul se realizeazã în 2 trepte: prima treaptã de la filtre la 2 silozuri intermediare pe o distanþã de 400 metri, diametrul conductei fiind de 200 mm, iar fluxul de cenuºã transportat de 30 tone/h. În a 2-a treaptã cenuºa este transportatã la 1550 metri, cu un debit de 40 tone/h pe o linie. Cenuºa este transportatã cu aerul 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. Pentru limitarea vitezei, pragul prevãzut pe conducta de transport în silozurile finale este de la 200 mm la 250-300 mm diametrul.
Transportul pneumatic la înãlþime s-a impus ca o soluþie de transport în minerit datoritã cheltuielilor scãzute, exploatarii, timpului ºi capitalului investit foarte mici comparativ cu alte soluþii. Ca aplicaþie practicã, printr-o conductã de 200 mm ºi 420 m pe verticalã se pot transporta 18,6 tone/h dolomitã de 50 mm cu o cãdere de presiune de 1,37 bar sau 42 tone/h cãrbune uscat cu o cãdere de presiune de 1,72 bar, respectiv numai 23 tone/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 mm diametru, cu 326 m pe verticalã ºi pe orizontalã 100 metri de la punctul de alimentare, respectiv 54 m pânã la buncãrul de descãrcare se transportã 66 tone/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 de 522 kW la motorul de antrenare al compresorului. coeficientului de încãrcare este aproximativ 10, ceea ce corespunde transportului în fazã diluatã. Pentru transportul în fazã densã, la aceastã distanþã este nevoie de o presiune mult mai mare.
d
cLp
2r=D (1.4)
77www.agkompressoren.ro
76www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
proprietãþi de reþinere sau permeabilitate a aerului pot fi transportate cu vitezã 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 transport pneumatic.
Capacitatea de transportAproape 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 transportul pneumatic majoritatea aplicaþiilor sunt sub 1,5 km.
Densitatea apei fiind de aproximativ 800 de ori mai mare decât cea a 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 decât la 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-a lungul conductei. Apa cu presiunea de 150 bar este frecvent utilizatã. Aerul fiind compresibil, foarte puþine sisteme pneumatice funcþioneazã cu presiunea în jurul a 5 bar la prizã ºi cu descãrcarea materialului la presiune atmosfericã (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 se majoreaza diametrul conductei.
Pe lânga problemele legate de eroziunea conductei si degradarea particulelor, viteza are un efect negativ asupra caderii de presiune conform relatiei 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 pãtratul vitezei, 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 transportatã pneumatic de la filtrele electrostatice la o distanþã de 2 km în 5 silozuri de stocare din care apoi este folositã la fabricarea cimentului. Transportul se realizeazã în 2 trepte: prima treaptã de la filtre la 2 silozuri intermediare pe o distanþã de 400 metri, diametrul conductei fiind de 200 mm, iar fluxul de cenuºã transportat de 30 tone/h. În a 2-a treaptã cenuºa este transportatã la 1550 metri, cu un debit de 40 tone/h pe o linie. Cenuºa este transportatã cu aerul 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. Pentru limitarea vitezei, pragul prevãzut pe conducta de transport în silozurile finale este de la 200 mm la 250-300 mm diametrul.
Transportul pneumatic la înãlþime s-a impus ca o soluþie de transport în minerit datoritã cheltuielilor scãzute, exploatarii, timpului ºi capitalului investit foarte mici comparativ cu alte soluþii. Ca aplicaþie practicã, printr-o conductã de 200 mm ºi 420 m pe verticalã se pot transporta 18,6 tone/h dolomitã de 50 mm cu o cãdere de presiune de 1,37 bar sau 42 tone/h cãrbune uscat cu o cãdere de presiune de 1,72 bar, respectiv numai 23 tone/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 mm diametru, cu 326 m pe verticalã ºi pe orizontalã 100 metri de la punctul de alimentare, respectiv 54 m pânã la buncãrul de descãrcare se transportã 66 tone/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 de 522 kW la motorul de antrenare al compresorului. coeficientului de încãrcare este aproximativ 10, ceea ce corespunde transportului în fazã diluatã. Pentru transportul în fazã densã, la aceastã distanþã este nevoie de o presiune mult mai mare.
79www.agkompressoren.ro
78www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 ºi pentru acelaºi tip de material, capacitatea de transport este funcþie de starea acestuia.
Un sistem proiectat pentru un anumit material poate fi total necorespunzator 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 în circuit 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. Selecþia sistemului, dintre combinaþiile posibile, este prezentatã în figura 44.
Figura 44.Combinaþii posibile
Sunt prezentate combinaþiile posibile pentru un sistem pneumatic cu o singurã 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 costuri suplimentare, 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 de probleme 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 multe puncte de pe aceeaºi linie, dar þinând cont de scãpãrile de aer prin aceste puncte în debitul total de aer insuflat în conductã.
Sistemele în depresiune (vacuum) se folosesc pentru a conduce material din mai multe puncte de alimentare într-un singur punct de descãrcare. Probleme apar la echilibrarea diferenþei de presiune pe punctele de alimentare. Schema unui sistem în vacuum este prezentatã în figura 46.
Dupã cum se observã, la aceste sisteme buncãrul ºi unitatea de filtrare sunt în vacuum, spre deosebire de cele în suprapresiune.
Sistemele cu vacuum se folosesc ºi la transportul materialelor din suprafeþe deschise, figura 47.
Figura 45. Sistem cu suprapresiune
79www.agkompressoren.ro
78www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 ºi pentru acelaºi tip de material, capacitatea de transport este funcþie de starea acestuia.
Un sistem proiectat pentru un anumit material poate fi total necorespunzator 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 în circuit 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. Selecþia sistemului, dintre combinaþiile posibile, este prezentatã în figura 44.
Figura 44.Combinaþii posibile
Sunt prezentate combinaþiile posibile pentru un sistem pneumatic cu o singurã 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 costuri suplimentare, 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 de probleme 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 multe puncte de pe aceeaºi linie, dar þinând cont de scãpãrile de aer prin aceste puncte în debitul total de aer insuflat în conductã.
Sistemele în depresiune (vacuum) se folosesc pentru a conduce material din mai multe puncte de alimentare într-un singur punct de descãrcare. Probleme apar la echilibrarea diferenþei de presiune pe punctele de alimentare. Schema unui sistem în vacuum este prezentatã în figura 46.
Dupã cum se observã, la aceste sisteme buncãrul ºi unitatea de filtrare sunt în vacuum, spre deosebire de cele în suprapresiune.
Sistemele cu vacuum se folosesc ºi la transportul materialelor din suprafeþe deschise, figura 47.
Figura 45. Sistem cu suprapresiune
81www.agkompressoren.ro
80www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 se foloseºte 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 de material ºi de aer, deoarece valorile presiunii în cele douã trepte sunt mai apropiate de presiunea atmosfericã comparativ cu transportul într-o singurã treaptã.
Sistemul combinat are avantajul celor douã putând transporta de la mai multe surse spre multiple locaþii de descãrcare. Dezavantajul este cã din cauza filtrãrii pe fiecare treaptã cãderea de presiune pe compresor sã creascã, 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 mai convenabil sã se transporte câte o ºarjã de material într-un anumit timp. Dacã se 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 din recipiente sub presiune deoarece acestea pot asigura o presiune înalta de transport 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 conductã gradual 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 încãrcare cu material la fel ca ºi transportul continuu gaz-solid. Volumul recipientelor sub presiune variazã pânã la 20 m3, depinzând în general de debitul de material transportat ºi de diametrul conductei, dar astfel încât frecvenþa de transport sã fie în limite rezonabile. Materialul poate fi în fazã diluatã sau densã funcþie de natura lui, de presiunea ºi distanþa de transport. Sistemul nu poate funcþiona când recipientul este plin cu material sau când conducta este sub presiune. Coeficientul de încãrcare în timpul transportului ºarjei trebuie
Figura 48. Ciclul semi-continuu sã fie mai mare decât la transportul continuu pentru a se obþine acelaºi debit
81www.agkompressoren.ro
80www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 se foloseºte 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 de material ºi de aer, deoarece valorile presiunii în cele douã trepte sunt mai apropiate de presiunea atmosfericã comparativ cu transportul într-o singurã treaptã.
Sistemul combinat are avantajul celor douã putând transporta de la mai multe surse spre multiple locaþii de descãrcare. Dezavantajul este cã din cauza filtrãrii pe fiecare treaptã cãderea de presiune pe compresor sã creascã, 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 mai convenabil sã se transporte câte o ºarjã de material într-un anumit timp. Dacã se 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 din recipiente sub presiune deoarece acestea pot asigura o presiune înalta de transport 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 conductã gradual 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 încãrcare cu material la fel ca ºi transportul continuu gaz-solid. Volumul recipientelor sub presiune variazã pânã la 20 m3, depinzând în general de debitul de material transportat ºi de diametrul conductei, dar astfel încât frecvenþa de transport sã fie în limite rezonabile. Materialul poate fi în fazã diluatã sau densã funcþie de natura lui, de presiunea ºi distanþa de transport. Sistemul nu poate funcþiona când recipientul este plin cu material sau când conducta este sub presiune. Coeficientul de încãrcare în timpul transportului ºarjei trebuie
Figura 48. Ciclul semi-continuu sã fie mai mare decât la transportul continuu pentru a se obþine acelaºi debit
83www.agkompressoren.ro
82www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 de material este suflat prin conductã într-o singurã tranºã. O micã parte din material rãmâne dupã deplasarea tamponului, dar va fi mãturatã de tamponul urmãtor. Regimul stabil de funcþionare este atins dupã câteva cicluri.
Materialul este transportat cu o vitezã micã, putând fi comparat cu curgerea în fazã densã, fãrã ca, coeficientul de încãrcare sã aibã aceeaºi semnificaþie.
Presiunea aerului trebuie sã învingã rezistenþa la frecare dintre material ºi c o n d u c t ã . M ã r i m e a rec 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 l conductei este mare. În p ro iec ta rea s i s temu lu i , mãrimea ºarjei rezultã din frecvenþa de alimentare ºi debitul de material. Diametrul conductei este ales astfel încât rezis tenþa la f recare a tamponului sã fie învinsã cu o d i f e r e n þ ã d e p r e s i u n e rezonabilã ºi sã se asigure viteza necesarã de transport. Schiþa sistemului este
prezentatã în figura 50.
Sisteme închiseÎn 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 de praf din material este exploziv, atunci se foloseºte ca ºi gaz de transport azot sau alt gaz inert. Cu sisteme deschise respectarea condiþiilor de mediu ar fi foarte costisitoare, dar cu sisteme închise gazul poate fi recirculat ºi costurile se reduc semnificativ.
Dacã materialul manipulat este toxic sau radioactiv se poate folosi aer, dar cu un foarte strict control al scãpãrilor ºi de preferat sã se lucreze sub vacuum. Schiþa unui astfel de sistem este datã în figura 51. Punctul de nul al circuitului se stabileºte acolo unde presiunea este efectiv cea atmosfericã ºi se poate completa sistemul cu gaz. Dacã acest punct este dupã suflantã atunci sistemul funcþioneazã în vacuum, iar dacã este înainte de ea atunci funcþioneazã în suprapresiune.
Figura 51. Sistem închis
Se 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 la destinaþie. Materialele cu proprietãþi naturale de transport din grãmadã, cum ar fi o bunã reþinere a aerului sau o bunã permeabilitate ºi care sunt
Figura 50. Sistem în ºarje
83www.agkompressoren.ro
82www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 de material este suflat prin conductã într-o singurã tranºã. O micã parte din material rãmâne dupã deplasarea tamponului, dar va fi mãturatã de tamponul urmãtor. Regimul stabil de funcþionare este atins dupã câteva cicluri.
Materialul este transportat cu o vitezã micã, putând fi comparat cu curgerea în fazã densã, fãrã ca, coeficientul de încãrcare sã aibã aceeaºi semnificaþie.
Presiunea aerului trebuie sã învingã rezistenþa la frecare dintre material ºi c o n d u c t ã . M ã r i m e a rec 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 l conductei este mare. În p ro iec ta rea s i s temu lu i , mãrimea ºarjei rezultã din frecvenþa de alimentare ºi debitul de material. Diametrul conductei este ales astfel încât rezis tenþa la f recare a tamponului sã fie învinsã cu o d i f e r e n þ ã d e p r e s i u n e rezonabilã ºi sã se asigure viteza necesarã de transport. Schiþa sistemului este
prezentatã în figura 50.
Sisteme închiseÎn 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 de praf din material este exploziv, atunci se foloseºte ca ºi gaz de transport azot sau alt gaz inert. Cu sisteme deschise respectarea condiþiilor de mediu ar fi foarte costisitoare, dar cu sisteme închise gazul poate fi recirculat ºi costurile se reduc semnificativ.
Dacã materialul manipulat este toxic sau radioactiv se poate folosi aer, dar cu un foarte strict control al scãpãrilor ºi de preferat sã se lucreze sub vacuum. Schiþa unui astfel de sistem este datã în figura 51. Punctul de nul al circuitului se stabileºte acolo unde presiunea este efectiv cea atmosfericã ºi se poate completa sistemul cu gaz. Dacã acest punct este dupã suflantã atunci sistemul funcþioneazã în vacuum, iar dacã este înainte de ea atunci funcþioneazã în suprapresiune.
Figura 51. Sistem închis
Se 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 la destinaþie. Materialele cu proprietãþi naturale de transport din grãmadã, cum ar fi o bunã reþinere a aerului sau o bunã permeabilitate ºi care sunt
Figura 50. Sistem în ºarje
85www.agkompressoren.ro
84www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
transportabile în fazã densã cu vitezã micã în sisteme convenþionale, sunt destul de puþine. Chiar dacã presiunea de lucru este mare, este puþin probabil ca materialul sã fie transportat în fazã densã. Faza densã este dictatã de proprietãþile materialului. Alternative la transportul în fazã densã trebuiesc cãutate în special la materialele friabile ºi la cele abrazive. La materialele friabile transportate cu vitezã mare apare degradarea particulelor, iar la cele abrazive la curgerea în fazã diluatã apare erodarea ramificaþiilor ºi a suprafeþelor conductelor de transport. Materialele puþin hidroscopice pot fi transportate 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 se pune 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 mai ales asupra conductelor de transport ºi mai puþin asupra sistemului propriu-zis.
Sisteme cu faza pulsatorie Sistemul a fost dezvoltat în anii ‘60 în Anglia ºi are la bazã
descãrcarea materialului din recipientul sub presiune prin partea de jos a acestuia 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 anumitã frecvenþã. Când cuþitul este alimentat cu aer, aerul opreºte curgerea din recipient 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, conform schemei din figura 52. Nu se impun condiþii suplimentare la curgerea materialului de-a lungul conductei. Sistemul a fost iniþial aplicat la transportul materialelor fine, dar poate fi folosit si pentru alte materiale.
Consideratii asupra caderii de presiune
Materialele impermeabile faþã de aer, chiar ºi în tampoane scurte, pot bloca conducta, împingerea lor în conductã fiind pur mecanicã. P r e s i u n e a n e c e s a r ã împingerii variazã exponenþial cu lungimea tamponului, vezi figura 53. Motiv pentru care
aceste materiale nu pot fi „pompate” pe distanþe mari, ca ºi lichidele, deoarece presiunea este exagerat de mare.
Reducerea frecãrii dintre material ºi conductã se face prin umplerea cu aer a interstiþiilor dintre particulele de material (aerarea 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
Figura 52.Sistem cu fazã pulsatorie
85www.agkompressoren.ro
84www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
transportabile în fazã densã cu vitezã micã în sisteme convenþionale, sunt destul de puþine. Chiar dacã presiunea de lucru este mare, este puþin probabil ca materialul sã fie transportat în fazã densã. Faza densã este dictatã de proprietãþile materialului. Alternative la transportul în fazã densã trebuiesc cãutate în special la materialele friabile ºi la cele abrazive. La materialele friabile transportate cu vitezã mare apare degradarea particulelor, iar la cele abrazive la curgerea în fazã diluatã apare erodarea ramificaþiilor ºi a suprafeþelor conductelor de transport. Materialele puþin hidroscopice pot fi transportate 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 se pune 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 mai ales asupra conductelor de transport ºi mai puþin asupra sistemului propriu-zis.
Sisteme cu faza pulsatorie Sistemul a fost dezvoltat în anii ‘60 în Anglia ºi are la bazã
descãrcarea materialului din recipientul sub presiune prin partea de jos a acestuia 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 anumitã frecvenþã. Când cuþitul este alimentat cu aer, aerul opreºte curgerea din recipient 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, conform schemei din figura 52. Nu se impun condiþii suplimentare la curgerea materialului de-a lungul conductei. Sistemul a fost iniþial aplicat la transportul materialelor fine, dar poate fi folosit si pentru alte materiale.
Consideratii asupra caderii de presiune
Materialele impermeabile faþã de aer, chiar ºi în tampoane scurte, pot bloca conducta, împingerea lor în conductã fiind pur mecanicã. P r e s i u n e a n e c e s a r ã împingerii variazã exponenþial cu lungimea tamponului, vezi figura 53. Motiv pentru care
aceste materiale nu pot fi „pompate” pe distanþe mari, ca ºi lichidele, deoarece presiunea este exagerat de mare.
Reducerea frecãrii dintre material ºi conductã se face prin umplerea cu aer a interstiþiilor dintre particulele de material (aerarea 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
Figura 52.Sistem cu fazã pulsatorie
87www.agkompressoren.ro
86www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
transportat în tampoane scurte separate de spaþii de aer, atunci presiunea aerului se reduce semnificativ, dupã cum se vede din figura 54.
Sisteme by-passCele mai obiºnuite sisteme by-pass au o conductã de diametru mic
plasatã în conducta de transport ºi care are din loc în loc gãuri sau fante de insuflare 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 cel al conductei de transport. Spaþiile dintre gãuri sau punctele de conexiune depind de permeabilitatea materialului transportat. Conductele de by-pass sunt 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 lung de 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. Conform relatiei lui Darcy, caderea de presiune la curgerea aerului prin conducta este:
3unde L este lungimea conductei (m), ñ este densitatea aerului (kg/m ), c viteza 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 înseamnã cã aerul din by-pass nu poate ocoli un tampon blocat în conductã ci îl fãrâmiþeazã prin fantele sau puntele de contact din aval de acesta.
d
cLpa
2r»D (2.2)
d
c
L
pa2
»D
(2.3)
4
2. dcV
p»́ (2.4)
2
1
dc = (2.5)
5
1
dL
pa »D
(2.6)
87www.agkompressoren.ro
86www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
transportat în tampoane scurte separate de spaþii de aer, atunci presiunea aerului se reduce semnificativ, dupã cum se vede din figura 54.
Sisteme by-passCele mai obiºnuite sisteme by-pass au o conductã de diametru mic
plasatã în conducta de transport ºi care are din loc în loc gãuri sau fante de insuflare 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 cel al conductei de transport. Spaþiile dintre gãuri sau punctele de conexiune depind de permeabilitatea materialului transportat. Conductele de by-pass sunt 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 lung de 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. Conform relatiei lui Darcy, caderea de presiune la curgerea aerului prin conducta este:
3unde L este lungimea conductei (m), ñ este densitatea aerului (kg/m ), c viteza 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 înseamnã cã aerul din by-pass nu poate ocoli un tampon blocat în conductã ci îl fãrâmiþeazã prin fantele sau puntele de contact din aval de acesta.
d
cLpa
2r»D (2.2)
d
c
L
pa2
»D
(2.3)
4
2. dcV
p»́ (2.4)
2
1
dc = (2.5)
5
1
dL
pa »D
(2.6)
89www.agkompressoren.ro
88www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 injectat este considerat aer suplimentar care ajuta la mentinerea vitezei de curgere a materialului de suspensie. Daca viteza creste prea mult, apar probleme de eroziune si de degradare a particulelor. Aerul injectat este mentinut, în unele cazuri, la o cantitate care sa permita obtinerea fazei dense a materialului.
Punctele de injecþie de aer sunt plasate dupã ramificaþii, dupã fitingurile linei de transport sau regulat de-a lungul liniei la intervale de la 1 m la 10 m, funcþie de gradul de reþinere al aerului de cãtre material. În aplicaþiile recente aerul se injecteazã numai în punctele în care este necesar pentru a menþine 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 în specificarea corecta a sarcinii acestora.
Parametrii care trebuiesc stabiliti pentru compresor sunt debitul volumic în conditii normale si presiunea de lucru. Valorile acestor doi parametrii depind în primul rând de materialul de transportat, debitul acestuia si de distanta la care trebuie transportat. Alegerea compresorului pentru a alimenta cu aer sistemul la debitul si presiunea necesara este deosebit de importanta 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 condiþiile unui sistem. Unele au anumite limite de exploatare, altele sunt mai recomandate ca exhaustoare decât ca ºi compresoare, dupã cum va fi regimul de lucru: vacuum sau suprapresiune.
Puterea necesara transportului pneumatic poate fi foarte mare, în deosebi daca debitul de material si distanta de transport sunt mari, de aceea puterea trebuie estimata aproximativ chiar la începutul selectiei compresorului.
Compresoarele refuleazã aer cald care, dacã materialul este afectat de temperatura înaltã a aerului, trebuie rãcit.
Rãcirea aerului conduce la starea de saturaþie cu umiditate a acestuia, iar la multe compresoare mai apare ºi problema prezenþei uleiului de ungere în aer.
Tipuri de compresoare de aerGama de compresoare disponibilã pentru transportul pneumatic
cuprinde de la ventilatoare ºi suflante, de debite mari ºi presiuni joase, la compresoare 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 forma de 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 folosite rareori în transportul pneumatic de debite foarte mari. Compresoarele axiale se utilizeazã în aeronauticã, în tunelele aerodinamice, iar în transportul pneumatic în fazã diluatã sunt folosite doar cele într-o singurã treaptã.
VentilatoareleÎn transportul pneumatic se folosesc compresoarele centrifugale
cu palete drepte, curgerea materialului fiind în fazã diluatã ºi pe distanþe scurte, fãrã pericol de blocare. Pot fi folosite atât ca ºi ventilatoare cât ºi ca,
89www.agkompressoren.ro
88www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 injectat este considerat aer suplimentar care ajuta la mentinerea vitezei de curgere a materialului de suspensie. Daca viteza creste prea mult, apar probleme de eroziune si de degradare a particulelor. Aerul injectat este mentinut, în unele cazuri, la o cantitate care sa permita obtinerea fazei dense a materialului.
Punctele de injecþie de aer sunt plasate dupã ramificaþii, dupã fitingurile linei de transport sau regulat de-a lungul liniei la intervale de la 1 m la 10 m, funcþie de gradul de reþinere al aerului de cãtre material. În aplicaþiile recente aerul se injecteazã numai în punctele în care este necesar pentru a menþine 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 în specificarea corecta a sarcinii acestora.
Parametrii care trebuiesc stabiliti pentru compresor sunt debitul volumic în conditii normale si presiunea de lucru. Valorile acestor doi parametrii depind în primul rând de materialul de transportat, debitul acestuia si de distanta la care trebuie transportat. Alegerea compresorului pentru a alimenta cu aer sistemul la debitul si presiunea necesara este deosebit de importanta 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 condiþiile unui sistem. Unele au anumite limite de exploatare, altele sunt mai recomandate ca exhaustoare decât ca ºi compresoare, dupã cum va fi regimul de lucru: vacuum sau suprapresiune.
Puterea necesara transportului pneumatic poate fi foarte mare, în deosebi daca debitul de material si distanta de transport sunt mari, de aceea puterea trebuie estimata aproximativ chiar la începutul selectiei compresorului.
Compresoarele refuleazã aer cald care, dacã materialul este afectat de temperatura înaltã a aerului, trebuie rãcit.
Rãcirea aerului conduce la starea de saturaþie cu umiditate a acestuia, iar la multe compresoare mai apare ºi problema prezenþei uleiului de ungere în aer.
Tipuri de compresoare de aerGama de compresoare disponibilã pentru transportul pneumatic
cuprinde de la ventilatoare ºi suflante, de debite mari ºi presiuni joase, la compresoare 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 forma de 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 folosite rareori în transportul pneumatic de debite foarte mari. Compresoarele axiale se utilizeazã în aeronauticã, în tunelele aerodinamice, iar în transportul pneumatic în fazã diluatã sunt folosite doar cele într-o singurã treaptã.
VentilatoareleÎn transportul pneumatic se folosesc compresoarele centrifugale
cu palete drepte, curgerea materialului fiind în fazã diluatã ºi pe distanþe scurte, fãrã pericol de blocare. Pot fi folosite atât ca ºi ventilatoare cât ºi ca,
91www.agkompressoren.ro
90www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 compresorului
centrifugal 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 rãmânã în suspensie.
La utilizarea compresoarelor cu caracteristica aplatizatã, dacã dintr-un anumit motiv debitul de material se modificã, creºte cãderea de presiune 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, creºterea presiunii din sistem are ca efect o uºoarã scãdere a debitului refulat de cãtre compresor, scãdere care nu afecteazã transportul de material.
O influenþã ceva mai mare o are compresibilitatea aerului asupra vitezei de curgere.
Suflanta Roots a fost inventatã în 1854 ºi este folositã în aplicaþii cu suprapresiunea 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 intrã în spaþiul dintre rotoare ºi peretele carcasei ºi este transportat, prin rotirea sincronã a rotoarelor, de la intrare spre ieºire fãrã a fi comprimat.
Comprimarea are loc la ieºire când aerul din conductã comprimã aerul transportat de catre rotoare. Comprimarea are loc cu ºoc, prin urmare eficienþa termodinamicã a suflantei este mai micã decât la alte compresoare ºi din aceastã cauzã suflanta este folositã numai la aplicaþii cu presiuni scãzute. Pentru reducerea pulsaþiilor de debit si a zgomotului, rotoarele se construiesc cu câte trei lobi elicoidali, iar turaþia poate fi mai mare.
Raportul de comprimare la suflantele fãrã ulei este 2:1, suprapresiunea maximã este de 1 bar iar vacuumul maxim este aproximativ 0,5 bar.
La combinaþiile pompã de vid înseriatã cu suflanta aceste valori pot fi de 0,3 vacuum ºi 0,4 bar suprapresiune, adicã un raport de presiune 1 , 4 : 0 , 7 .
Performanþele suflantelor pot fi majorate prin lubrifiere, dar aerul din transportul pneumatic nu trebuie sa conþinã ulei.
Figura 59. Caracteristica de compresor
Figura 60. Caracteristica de exhaustor
91www.agkompressoren.ro
90www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 compresorului
centrifugal 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 rãmânã în suspensie.
La utilizarea compresoarelor cu caracteristica aplatizatã, dacã dintr-un anumit motiv debitul de material se modificã, creºte cãderea de presiune 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, creºterea presiunii din sistem are ca efect o uºoarã scãdere a debitului refulat de cãtre compresor, scãdere care nu afecteazã transportul de material.
O influenþã ceva mai mare o are compresibilitatea aerului asupra vitezei de curgere.
Suflanta Roots a fost inventatã în 1854 ºi este folositã în aplicaþii cu suprapresiunea 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 intrã în spaþiul dintre rotoare ºi peretele carcasei ºi este transportat, prin rotirea sincronã a rotoarelor, de la intrare spre ieºire fãrã a fi comprimat.
Comprimarea are loc la ieºire când aerul din conductã comprimã aerul transportat de catre rotoare. Comprimarea are loc cu ºoc, prin urmare eficienþa termodinamicã a suflantei este mai micã decât la alte compresoare ºi din aceastã cauzã suflanta este folositã numai la aplicaþii cu presiuni scãzute. Pentru reducerea pulsaþiilor de debit si a zgomotului, rotoarele se construiesc cu câte trei lobi elicoidali, iar turaþia poate fi mai mare.
Raportul de comprimare la suflantele fãrã ulei este 2:1, suprapresiunea maximã este de 1 bar iar vacuumul maxim este aproximativ 0,5 bar.
La combinaþiile pompã de vid înseriatã cu suflanta aceste valori pot fi de 0,3 vacuum ºi 0,4 bar suprapresiune, adicã un raport de presiune 1 , 4 : 0 , 7 .
Performanþele suflantelor pot fi majorate prin lubrifiere, dar aerul din transportul pneumatic nu trebuie sa conþinã ulei.
Figura 59. Caracteristica de compresor
Figura 60. Caracteristica de exhaustor
93www.agkompressoren.ro
92www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Caracteristicile de lucru ale suflantei ca ºi compresor sunt prezentate 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 rãcitor intermediar, între cele douã trepte, de obicei rãcitor cu injecþie de apã. Debitul de apã injectat este cam 2% din debitul de aer.
Compresoare cu lamele culisanteAceste compresoare sunt des folosite pentru aplicaþii cu presiuni
de lucru medii ºi mari. Au debite constante ºi presiuni mai mari decât 3suflantele, putând da într-o singurã treaptã 50 m /min la o presiune de 4 bar.
Presiuni semnificativ mai mari se pot obþine în douã trepte, iar cu injecþie 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 interiorul compresorului º i se datoreazã excentricitãþii rotorului fatã de carcasã. Spaþiile de aer se mãresc în zona intrãrii ºi se micºoreazã spre ieºire. Maºina poate funcþiona la fel de bine ca ºi compresor sau ca si exhastor.
Performanþele se pot mãri prin injecþie de ulei sau prin rãcire cu apã, dar costurile de exploatare devin mai mari.
Compresoare cu inel de lichidVacuumul adânc se obþine practic cel mai frecvent cu acest tip de
compresoare, valorile atinse fiind de 160 mmHg presiune absolutã într-o singurã treaptã ºi 700 mmHg în douã trepte. Capacitãþile de transport sunt de
3la 1 m /min la 370 m /min. Ca ºi compresor poate lucra
pânã la 4 bar.Principalul avantaj este
producerea aerului fãrã ulei. Ca ºi la compresorul cu lamele existã un singur rotor montat excentric în carcasã, figura 3.7. Paletele rotorului antreneazã lichidul de lucru, de obicei apa, într-o miºcare de rotaþie dându-i o formã de
inel de lichid concentric cu carcasa. Spaþiul dintre palete ºi lichid variazã 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 curãþa 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 în 1878. Sunt similare cu suflantele Roots, dar comprimarea este internã dupã legi descrise matematic de catre Lysholm în 1930. Pentru a limita scãpãrile interne de aer în 1958 s-a introdus injecþia de ulei în camera de comprimare.
Uleiul ajutã la rãcirea aerului comprimat dar ca ºi la compresoarele cu lamele apare problema separãrii lui din aer. Injectarea, separarea ºi filtrarea uleiului pot reprezenta o proporþie substanþialã din preþul de cost al producerii aerului pentru transportul pneumatic.
Compresorul din figura 63 este alcãtuit din douã rotoare, conducãtor ºi condus, montate pe axe paralele într-o carcasã. Ferestrele de intrare ºi ieºire sunt opuse la capetele compresorului. Aerul care intrã între cavitãþile rotorului condus este separat(captivat), de cãtre lobii rotorului conducãtor, iar prin rotirea rotoarelor aerul este comprimat ºi împins cãtre fereastra de refulare. Lobii descoperã fereastra de refulare ºi aerul cu volum minim este împins prin fereastrã în conductele de descãrcare.
Compresoarele cu ºurub sunt fabricate cu debite de la 0,3 la 700
3m /min ºi presiuni de refulare de 4 bar într-o treaptã. Compresoarele cu ºurub nu necesitã fundaþii speciale la montaj ºi nici rezervor tampon ºi funcþioneazã fãrã pulsaþii de presiune.
Compresoare cu pistonP â n ã r e c e n t ,
compresoarele cu piston au fost cele mai folosite pentru obþinerea presiunii înalte în sistemele pneumatice. Compresoarele cu ºurub tind sã le înlocuiascã în domeniul debitelor mari, la aceleaºi presiuni. Constructiv compresoarele sunt cu un singur cilindru sau cu mai mulþi, într-o treaptã sau mai m u l t e t r e p t e d e c o m p r i m a r e . Compresoarele cu piston au probabil cea mai bunã eficienþã termodinamicã dintre toate compresoarele de aer.
Figura 61. Compresor cu
Figura 62. Compresor cu inel Figura 63. Compresor cu
ºurub
93www.agkompressoren.ro
92www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Caracteristicile de lucru ale suflantei ca ºi compresor sunt prezentate 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 rãcitor intermediar, între cele douã trepte, de obicei rãcitor cu injecþie de apã. Debitul de apã injectat este cam 2% din debitul de aer.
Compresoare cu lamele culisanteAceste compresoare sunt des folosite pentru aplicaþii cu presiuni
de lucru medii ºi mari. Au debite constante ºi presiuni mai mari decât 3suflantele, putând da într-o singurã treaptã 50 m /min la o presiune de 4 bar.
Presiuni semnificativ mai mari se pot obþine în douã trepte, iar cu injecþie 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 interiorul compresorului º i se datoreazã excentricitãþii rotorului fatã de carcasã. Spaþiile de aer se mãresc în zona intrãrii ºi se micºoreazã spre ieºire. Maºina poate funcþiona la fel de bine ca ºi compresor sau ca si exhastor.
Performanþele se pot mãri prin injecþie de ulei sau prin rãcire cu apã, dar costurile de exploatare devin mai mari.
Compresoare cu inel de lichidVacuumul adânc se obþine practic cel mai frecvent cu acest tip de
compresoare, valorile atinse fiind de 160 mmHg presiune absolutã într-o singurã treaptã ºi 700 mmHg în douã trepte. Capacitãþile de transport sunt de
3la 1 m /min la 370 m /min. Ca ºi compresor poate lucra
pânã la 4 bar.Principalul avantaj este
producerea aerului fãrã ulei. Ca ºi la compresorul cu lamele existã un singur rotor montat excentric în carcasã, figura 3.7. Paletele rotorului antreneazã lichidul de lucru, de obicei apa, într-o miºcare de rotaþie dându-i o formã de
inel de lichid concentric cu carcasa. Spaþiul dintre palete ºi lichid variazã 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 curãþa 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 în 1878. Sunt similare cu suflantele Roots, dar comprimarea este internã dupã legi descrise matematic de catre Lysholm în 1930. Pentru a limita scãpãrile interne de aer în 1958 s-a introdus injecþia de ulei în camera de comprimare.
Uleiul ajutã la rãcirea aerului comprimat dar ca ºi la compresoarele cu lamele apare problema separãrii lui din aer. Injectarea, separarea ºi filtrarea uleiului pot reprezenta o proporþie substanþialã din preþul de cost al producerii aerului pentru transportul pneumatic.
Compresorul din figura 63 este alcãtuit din douã rotoare, conducãtor ºi condus, montate pe axe paralele într-o carcasã. Ferestrele de intrare ºi ieºire sunt opuse la capetele compresorului. Aerul care intrã între cavitãþile rotorului condus este separat(captivat), de cãtre lobii rotorului conducãtor, iar prin rotirea rotoarelor aerul este comprimat ºi împins cãtre fereastra de refulare. Lobii descoperã fereastra de refulare ºi aerul cu volum minim este împins prin fereastrã în conductele de descãrcare.
Compresoarele cu ºurub sunt fabricate cu debite de la 0,3 la 700
3m /min ºi presiuni de refulare de 4 bar într-o treaptã. Compresoarele cu ºurub nu necesitã fundaþii speciale la montaj ºi nici rezervor tampon ºi funcþioneazã fãrã pulsaþii de presiune.
Compresoare cu pistonP â n ã r e c e n t ,
compresoarele cu piston au fost cele mai folosite pentru obþinerea presiunii înalte în sistemele pneumatice. Compresoarele cu ºurub tind sã le înlocuiascã în domeniul debitelor mari, la aceleaºi presiuni. Constructiv compresoarele sunt cu un singur cilindru sau cu mai mulþi, într-o treaptã sau mai m u l t e t r e p t e d e c o m p r i m a r e . Compresoarele cu piston au probabil cea mai bunã eficienþã termodinamicã dintre toate compresoarele de aer.
Figura 61. Compresor cu
Figura 62. Compresor cu inel Figura 63. Compresor cu
ºurub
95www.agkompressoren.ro
94www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Pentru a nu contamina cu ulei materialul transportat, compresoarele cu piston pot fi prevãzute cu segmenþi din carbon si politetrafluoroetilenã , cu care 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 ,cu pistoane cu dublu efect antrenate de cãtre un disc oscilant montat pe arborele central al compresorului .
Performanþele unui anumit model de compresor sau exhanstor necesare proiectãrii unui sistem pneumatic sunt debitul volumic ºi presiunea de refulare sau vacuumul realizat funcþie de turaþie.
Aerul fiind compresibil trebuiesc date condiþiile la care se realizeazã debitul ºi presiunea de refulare , condiþii care sunt internaþional recunoscute.
Debitul volumic necesar sistemului de transport trebuie convertit la condiþiile date pentru compresor sau exhaustor.
Debitul masic este acelaºi pentru sistemul de transport ºi pentru maºinile care deplaseazã aerul, dar acesta nu este specificat în cartea maºinii .Parametrii daþi ºi cei care trebuiesc stabiliþi pentru alegerea compresorului 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 traseul conductei ºi de material. Trebuiesc cunoscute toate pierderile de presiune din alimentatorul de material , filtre , suprapresiuni provocate de alimentarea cu 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 , a 1
presiunii p ºi temperaturii T : 1 1
La exhaustoare trebuie specificat debitul volumic la 2intrare,temperatura fiind 288 K , iar presiunea de refulare 101 ,3 kN / m .
Vacuumul trebuie specificat prin valoarea presiunii p , de care 3
depinde apoi cãderea de presiune pe conductã (p - p ), necesarã 1 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 la 1 3 1
intrarea în exhaustor:
7.4. Evaluarea debitului de aerProiectarea sistemului de transport pneumatic începe cu alegerea
ventilatorului, suflantei sau compresorului. Performanþele acestora sunt date ca ºi debit volumic ºi suprapresiune de refulare. Dacã acestea nu corespund, sistemul nu poate funcþiona ºi atunci, ori trebuie schimbat materialul transportat, ori distanþa de transport, decizia luându-se pe baza valorii vitezei de transport.
Majoritatea aplicaþiilor au ca ºi gaz de transport aerul, dar poate fi
1
12
10
.
23,2T
cdpV
×××= 3m /s
3m /s
31
12
13
. .226
pT
cdpV
×
××=
95www.agkompressoren.ro
94www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Pentru a nu contamina cu ulei materialul transportat, compresoarele cu piston pot fi prevãzute cu segmenþi din carbon si politetrafluoroetilenã , cu care 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 ,cu pistoane cu dublu efect antrenate de cãtre un disc oscilant montat pe arborele central al compresorului .
Performanþele unui anumit model de compresor sau exhanstor necesare proiectãrii unui sistem pneumatic sunt debitul volumic ºi presiunea de refulare sau vacuumul realizat funcþie de turaþie.
Aerul fiind compresibil trebuiesc date condiþiile la care se realizeazã debitul ºi presiunea de refulare , condiþii care sunt internaþional recunoscute.
Debitul volumic necesar sistemului de transport trebuie convertit la condiþiile date pentru compresor sau exhaustor.
Debitul masic este acelaºi pentru sistemul de transport ºi pentru maºinile care deplaseazã aerul, dar acesta nu este specificat în cartea maºinii .Parametrii daþi ºi cei care trebuiesc stabiliþi pentru alegerea compresorului 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 traseul conductei ºi de material. Trebuiesc cunoscute toate pierderile de presiune din alimentatorul de material , filtre , suprapresiuni provocate de alimentarea cu 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 , a 1
presiunii p ºi temperaturii T : 1 1
La exhaustoare trebuie specificat debitul volumic la 2intrare,temperatura fiind 288 K , iar presiunea de refulare 101 ,3 kN / m .
Vacuumul trebuie specificat prin valoarea presiunii p , de care 3
depinde apoi cãderea de presiune pe conductã (p - p ), necesarã 1 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 la 1 3 1
intrarea în exhaustor:
7.4. Evaluarea debitului de aerProiectarea sistemului de transport pneumatic începe cu alegerea
ventilatorului, suflantei sau compresorului. Performanþele acestora sunt date ca ºi debit volumic ºi suprapresiune de refulare. Dacã acestea nu corespund, sistemul nu poate funcþiona ºi atunci, ori trebuie schimbat materialul transportat, ori distanþa de transport, decizia luându-se pe baza valorii vitezei de transport.
Majoritatea aplicaþiilor au ca ºi gaz de transport aerul, dar poate fi
1
12
10
.
23,2T
cdpV
×××= 3m /s
3m /s
31
12
13
. .226
pT
cdpV
×
××=
97www.agkompressoren.ro
96www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
folosit orice gaz prin introducerea unor constante specifice gazului în ecuaþiile utilizate în proiectare.
PresiuneaPresiunea de refulare sau vacuumul depind de cãderea de
presiune de pe conducta de transport. Cãderea de presiune din separatorul gaz-lichid este luatã în considerare dacã din separator se alimenteazã în continuare altã conductã de transport, altfel se neglijeazã.
Valoarea cãderii de presiune depinde în mare mãsurã de distanþa de transport ºi de coeficientul de încãrcare cu material. Pentru transport în fazã diluatã pe distanþe scurte se recomandã ventilatoarele sau suflantele , iar pentru fazã densã sau distanþe lungi sunt necesare compresoare cu piston 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 formarea suspensiei de material ºi diametrul conductei. Conductele ºi fitingurile sunt standardizate, dar viteza este aleatorie.Viteza aerului la intrarea în conducta de transport este datã iniþialã în proiectare.
Debitele volumice ale compresoarelor sunt specificate în condiþii normale , dar în exploatare sunt dependente de presiunea ºi temperatura de pe sistem. Variaþiile de diametru ale conductei modificã de asemenea debitul volumic prin conductã. La sistemele în depresiune , vacuumul creºte de la intrare 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 ºi a debitului masic de aer. Debitul de aer este proporþional cu viteza aerului ºi diametrul 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 este prea mare, ramificaþiile se erodeazã repede ºi materialul transportat se degradeazã.
Viteza are o influenþã majorã asupra cãderii de presiune de pe conducta de transport ºi de aici asupra debitului de material transportat. Plaja de vitezã este relativ îngustã,în particular în faza diluatã variind de la minim 15 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 de coeficientul de încãrcare.
Asigurarea vitezei minime de transport este o condiþie suficientã în aprecierea debitului volumic de aer.
Figura 64. Influenþe asupra transportului pneumatic
Viteza aerului se obþine prin împãrþirea debitului volumic la secþiunea conductei,fãrã a þine seamã de prezenþa materialului.
Valorile critice ale vitezei minime de transport ºi ale vitezei de la intrarea în conductã sunt date luate din exploatare ºi din lucrãri experimentale pe stand.
Curgerea prin conductã are loc datoritã diferenþei de presiune dintre intrare ºi ieºire, atât la sistemul cu suprapresiune cât ºi la cele cu vacuum. La ambele presiunea scade în sensul curgerii .
Aerul fiind compresibil, debitul volumic creºte de la punctul de alimentare spre punctul de descãrcare. Dacã diametrul conductei rãmâne constant , viteza va creºte de-a lungul conductei , valoarea cea mai micã având-o la începutul curgerii. Din acest motiv , aici trebuie asiguratã viteza m 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 din conductã :
2unde c este viteza aerului ( m/s ) si A, cea a secþiunii conductei ( m )Dacã conducta este circularã cu diametrul d, atunci :
ACV ×=
.(4.1)
3(m /s) (4.2)
4
2. cdV
××=p
97www.agkompressoren.ro
96www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
folosit orice gaz prin introducerea unor constante specifice gazului în ecuaþiile utilizate în proiectare.
PresiuneaPresiunea de refulare sau vacuumul depind de cãderea de
presiune de pe conducta de transport. Cãderea de presiune din separatorul gaz-lichid este luatã în considerare dacã din separator se alimenteazã în continuare altã conductã de transport, altfel se neglijeazã.
Valoarea cãderii de presiune depinde în mare mãsurã de distanþa de transport ºi de coeficientul de încãrcare cu material. Pentru transport în fazã diluatã pe distanþe scurte se recomandã ventilatoarele sau suflantele , iar pentru fazã densã sau distanþe lungi sunt necesare compresoare cu piston 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 formarea suspensiei de material ºi diametrul conductei. Conductele ºi fitingurile sunt standardizate, dar viteza este aleatorie.Viteza aerului la intrarea în conducta de transport este datã iniþialã în proiectare.
Debitele volumice ale compresoarelor sunt specificate în condiþii normale , dar în exploatare sunt dependente de presiunea ºi temperatura de pe sistem. Variaþiile de diametru ale conductei modificã de asemenea debitul volumic prin conductã. La sistemele în depresiune , vacuumul creºte de la intrare 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 ºi a debitului masic de aer. Debitul de aer este proporþional cu viteza aerului ºi diametrul 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 este prea mare, ramificaþiile se erodeazã repede ºi materialul transportat se degradeazã.
Viteza are o influenþã majorã asupra cãderii de presiune de pe conducta de transport ºi de aici asupra debitului de material transportat. Plaja de vitezã este relativ îngustã,în particular în faza diluatã variind de la minim 15 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 de coeficientul de încãrcare.
Asigurarea vitezei minime de transport este o condiþie suficientã în aprecierea debitului volumic de aer.
Figura 64. Influenþe asupra transportului pneumatic
Viteza aerului se obþine prin împãrþirea debitului volumic la secþiunea conductei,fãrã a þine seamã de prezenþa materialului.
Valorile critice ale vitezei minime de transport ºi ale vitezei de la intrarea în conductã sunt date luate din exploatare ºi din lucrãri experimentale pe stand.
Curgerea prin conductã are loc datoritã diferenþei de presiune dintre intrare ºi ieºire, atât la sistemul cu suprapresiune cât ºi la cele cu vacuum. La ambele presiunea scade în sensul curgerii .
Aerul fiind compresibil, debitul volumic creºte de la punctul de alimentare spre punctul de descãrcare. Dacã diametrul conductei rãmâne constant , viteza va creºte de-a lungul conductei , valoarea cea mai micã având-o la începutul curgerii. Din acest motiv , aici trebuie asiguratã viteza m 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 din conductã :
2unde c este viteza aerului ( m/s ) si A, cea a secþiunii conductei ( m )Dacã conducta este circularã cu diametrul d, atunci :
ACV ×=
.(4.1)
3(m /s) (4.2)
4
2. cdV
××=p
99www.agkompressoren.ro
98www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
sau:
În figura 65 este reprezentat debitul volumic funcþie de viteza aerului pentru diferite diametre de conductã. Viteza aerului variazã de la 2 la 40 m/s , pentru a acoperi domeniile de curgere din faza densã respectiv faza diluatã.
Figura 65. Debitul volumic funcþie de viteza aerului
Legãtura dintre debitul masic ºi cel volumic se face pe baza legii gazului ideal :
2unde p este presiunea absolutã a gazului ( kN/m ), V este debitul volumic la 3presiunea p ( m / s ), m este debitul masic de gaz ( kg/s ), R este constanta
gazului ( kJ/kg•K ) ºi T este temperatura absolutã ( K) = t°C + 273. Se poate scrie:
Pentru un anumit gaz ºi un debit masic constant:
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 figura 68 pentru sistemele cu vacuum. Curgerea s-a considerat izotermicã iar debitul de intrare este determinat în condiþii normale.
Figura 66. Sisteme cu presiune joasã
(4.3)3(m /s)
2
.
4
d
Vc
×
×=p
TRmVp ××=×
..(4.4)
RmT
Vp×=
× ..
.
.
ctT
Vp=
×
0
0
.
0
2
2
.
2
1
1
.
1
T
Vp
T
Vp
T
Vp ×=
×=
×(4.5)
1
1
.
11
.
1
10
.
843,23,101
288
T
VpV
T
pV
××=×
×
×= (4.6)
1
0
.
11
.
352,0p
VTV
××= (4.7)
99www.agkompressoren.ro
98www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
sau:
În figura 65 este reprezentat debitul volumic funcþie de viteza aerului pentru diferite diametre de conductã. Viteza aerului variazã de la 2 la 40 m/s , pentru a acoperi domeniile de curgere din faza densã respectiv faza diluatã.
Figura 65. Debitul volumic funcþie de viteza aerului
Legãtura dintre debitul masic ºi cel volumic se face pe baza legii gazului ideal :
2unde p este presiunea absolutã a gazului ( kN/m ), V este debitul volumic la 3presiunea p ( m / s ), m este debitul masic de gaz ( kg/s ), R este constanta
gazului ( kJ/kg•K ) ºi T este temperatura absolutã ( K) = t°C + 273. Se poate scrie:
Pentru un anumit gaz ºi un debit masic constant:
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 figura 68 pentru sistemele cu vacuum. Curgerea s-a considerat izotermicã iar debitul de intrare este determinat în condiþii normale.
Figura 66. Sisteme cu presiune joasã
(4.3)3(m /s)
2
.
4
d
Vc
×
×=p
TRmVp ××=×
..(4.4)
RmT
Vp×=
× ..
.
.
ctT
Vp=
×
0
0
.
0
2
2
.
2
1
1
.
1
T
Vp
T
Vp
T
Vp ×=
×=
×(4.5)
1
1
.
11
.
1
10
.
843,23,101
288
T
VpV
T
pV
××=×
×
×= (4.6)
1
0
.
11
.
352,0p
VTV
××= (4.7)
101www.agkompressoren.ro
100www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 în compresor , conform schemei cu compresor.
Figura 67. Sisteme cu presiune înaltã
În figura 67, suprapresiunea variazã de la 1,0 la 4,0 bar. Dacã în punctul 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 se va 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 25 3 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 curgere poate fi determinatã din figurile 66 - 68, cu
ajutorul diagramei din figura 65, sau din ecuaþia debitului volumic:
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 sistemul poate funcþiona:
Dupã cum se observã din relaþiile de mai sus sunt cinci variabile care nu se pot reprezenta pe un singur grafic. Neglijând influenþa temperaturii tot rãmân patru variabile, iar alegând un anumit debit de curgere se poate vedea influenþa celor trei variabile rãmase. Aceasta este reprezentatã în figurile 69 - 72, în care debitul volumic este dat de condiþiile mediului ambiant.
Cum viteza aerului ºi presiunea pot avea o infinitate de valori, s-a ales ca parametru diametrul conductei, deoarece acesta este standardizat.
În figura 69 este prezentatã influenþa presiunilor asupra vitezei de curgere a aerului printr-o conductã cu diametrul constant. Panta curbei creºte cu scãderea presiunii, caz specific atât sistemelor cu depresiune dar mai ales celor cu vacuum adânc. La presiuni mici,mici modificãri ale acesteia duc la modificãri importante ale vitezei asa cum se vede în relaþia 4.9, unde presiunea p este la numitor.1
În figura 69 se observã legãtura dintre diametrul conductei ºi efectul expansiunii aerului la diferite presiuni de lucru. Astfel, pentru un debit
14
10)8,0013,1(
25288352,00
.
»×+
××=V
3m /min
50
100)5,0013,1(
25288352,01
.
»×-
××=V 3m /min
4
2
1
. cdV
××=p
1
1
.
10
.
843,2T
VpV
××=sau
3m /min (4.8)
1
21
0
.
23,2T
cdpV
×××=
m/s (4.9)
12
0
.
1448,0pd
VTc
×
××=
101www.agkompressoren.ro
100www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 în compresor , conform schemei cu compresor.
Figura 67. Sisteme cu presiune înaltã
În figura 67, suprapresiunea variazã de la 1,0 la 4,0 bar. Dacã în punctul 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 se va 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 25 3 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 curgere poate fi determinatã din figurile 66 - 68, cu
ajutorul diagramei din figura 65, sau din ecuaþia debitului volumic:
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 sistemul poate funcþiona:
Dupã cum se observã din relaþiile de mai sus sunt cinci variabile care nu se pot reprezenta pe un singur grafic. Neglijând influenþa temperaturii tot rãmân patru variabile, iar alegând un anumit debit de curgere se poate vedea influenþa celor trei variabile rãmase. Aceasta este reprezentatã în figurile 69 - 72, în care debitul volumic este dat de condiþiile mediului ambiant.
Cum viteza aerului ºi presiunea pot avea o infinitate de valori, s-a ales ca parametru diametrul conductei, deoarece acesta este standardizat.
În figura 69 este prezentatã influenþa presiunilor asupra vitezei de curgere a aerului printr-o conductã cu diametrul constant. Panta curbei creºte cu scãderea presiunii, caz specific atât sistemelor cu depresiune dar mai ales celor cu vacuum adânc. La presiuni mici,mici modificãri ale acesteia duc la modificãri importante ale vitezei asa cum se vede în relaþia 4.9, unde presiunea p este la numitor.1
În figura 69 se observã legãtura dintre diametrul conductei ºi efectul expansiunii aerului la diferite presiuni de lucru. Astfel, pentru un debit
14
10)8,0013,1(
25288352,00
.
»×+
××=V
3m /min
50
100)5,0013,1(
25288352,01
.
»×-
××=V 3m /min
4
2
1
. cdV
××=p
1
1
.
10
.
843,2T
VpV
××=sau
3m /min (4.8)
1
21
0
.
23,2T
cdpV
×××=
m/s (4.9)
12
0
.
1448,0pd
VTc
×
××=
103www.agkompressoren.ro
102www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
3de 20 m /s de aer în condiþii normale, printr-o conductã cu diametrul de 150 mm este necesar vacuumul. În punctul de alimentare cu material (0 bar suprapresiune), viteza aerului este 18,9 m/s, iar dacã presiunea la intrare în exhaustor este de -0,3 bar, viteza ajunge la 26,8 m/s. Dacã presiunea în partea de suprapresiune a sistemului este 0,4 bar suprapresiune, conducta de transport având 125 mm diametru, vitezele de intrare ºi de ieºire ale aerului vor fi 19,5 respectiv 27,2 m/s. De observat cã deºi intrarea ºi ieºirea sunt parþi ale aceluiaºi sistem, din cauza compresibilitãþii aerului ele trebuie sa fie de diametre diferite pentru a avea o vitezã de curgere corespunzãtoare. Debitul volumic exprimat în condiþii normale este acelaºi peste tot ºi aºa dupã cum s-a vãzut el este influenþat de presiunea din conductã ºi de compresibilitatea aerului.
Figura 69. Viteza funcþie de presiune
Viteza minimã de transport se majoreazã cu 20% ca marjã de siguranþa 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 presiune micã în faza diluatã. Aºa dupã cum s-a vazut, viteza minimã necesarã este 18
3/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 de 125 mm.
Rezultã cã viteza aerului la intrare este 19 m/s ºi creºte spre ieºire, în timp ce presiunea scade, astfel încât la ieºire viteza este 34m/s.
Influenþa presiunii aerului asupra vitezei este reprezentatã în figura 371 pentru un debit de 30 m /s ºi un diametru al conductei de 150 mm.
Largirea în trepte a conducteiLa dimensionarea conductei, parametrul de control este viteza minimã
de transport. Viteza aerului nu trebuie sa fie în nici un punct al conductei sub
valoarea minimã, iar pentru realizarea acestei condiþii se practicã mãrirea în trepte 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
103www.agkompressoren.ro
102www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
3de 20 m /s de aer în condiþii normale, printr-o conductã cu diametrul de 150 mm este necesar vacuumul. În punctul de alimentare cu material (0 bar suprapresiune), viteza aerului este 18,9 m/s, iar dacã presiunea la intrare în exhaustor este de -0,3 bar, viteza ajunge la 26,8 m/s. Dacã presiunea în partea de suprapresiune a sistemului este 0,4 bar suprapresiune, conducta de transport având 125 mm diametru, vitezele de intrare ºi de ieºire ale aerului vor fi 19,5 respectiv 27,2 m/s. De observat cã deºi intrarea ºi ieºirea sunt parþi ale aceluiaºi sistem, din cauza compresibilitãþii aerului ele trebuie sa fie de diametre diferite pentru a avea o vitezã de curgere corespunzãtoare. Debitul volumic exprimat în condiþii normale este acelaºi peste tot ºi aºa dupã cum s-a vãzut el este influenþat de presiunea din conductã ºi de compresibilitatea aerului.
Figura 69. Viteza funcþie de presiune
Viteza minimã de transport se majoreazã cu 20% ca marjã de siguranþa 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 presiune micã în faza diluatã. Aºa dupã cum s-a vazut, viteza minimã necesarã este 18
3/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 de 125 mm.
Rezultã cã viteza aerului la intrare este 19 m/s ºi creºte spre ieºire, în timp ce presiunea scade, astfel încât la ieºire viteza este 34m/s.
Influenþa presiunii aerului asupra vitezei este reprezentatã în figura 371 pentru un debit de 30 m /s ºi un diametru al conductei de 150 mm.
Largirea în trepte a conducteiLa dimensionarea conductei, parametrul de control este viteza minimã
de transport. Viteza aerului nu trebuie sa fie în nici un punct al conductei sub
valoarea minimã, iar pentru realizarea acestei condiþii se practicã mãrirea în trepte 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
105www.agkompressoren.ro
104www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 72. Notaþiile treptelor conductei
Pentru conducta în douã trepte din figura 72, aplicând relaþiile 4.5 ºi 4.6 cu înlocuirea lui V din 4.2 se poate scrie:
din care se obþine viteza aerului la intrarea în 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. Dacã s-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 de altã 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.
În figura 73 este prezentat un caz în care presiunea de intrare în conductã este de 4 bar suprapresiune, debitul în condiþii normale este de 10 m3/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 la ieºire ar ajunge la 38,2 m/s, mult prea mare, astfel cã pentru a reduce problemele legate de eroziune ºi degradarea particulelor, se reduce viteza de curgere 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 minimã necesarã la curgerea în fazã diluatã, ceea ce se explicã prin diferenþa dintre materialele transportate.
Figura 73. Profilul vitezei la faza densã
Influenta temperaturii aeruluiInfluenþa temperaturii aerului asupra debitului volumic nu este
atât de importantã ca ºi cea a presiunii, dupã cum se vede în figura 74. Temperatura aerului la refularea din compresoare la suprapresiunea de 1 bar poate ajunge la 100°C, iar la compresoarele cu ºurub cu suprapresiune de refulare de 3 bar, poate fi 200 °C. Rãcirea aerului la temperaturi mai mici, poate duce la reducerea vitezei de curgere cu 0,04 m/s pe °C.
32
43
3
.
032
43
30
.
03 448,0
4
pd
TV
Tpd
TVpc
O
×
×=
×××
×××=
--pm/s (4.10)
105www.agkompressoren.ro
104www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 72. Notaþiile treptelor conductei
Pentru conducta în douã trepte din figura 72, aplicând relaþiile 4.5 ºi 4.6 cu înlocuirea lui V din 4.2 se poate scrie:
din care se obþine viteza aerului la intrarea în 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. Dacã s-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 de altã 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.
În figura 73 este prezentat un caz în care presiunea de intrare în conductã este de 4 bar suprapresiune, debitul în condiþii normale este de 10 m3/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 la ieºire ar ajunge la 38,2 m/s, mult prea mare, astfel cã pentru a reduce problemele legate de eroziune ºi degradarea particulelor, se reduce viteza de curgere 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 minimã necesarã la curgerea în fazã diluatã, ceea ce se explicã prin diferenþa dintre materialele transportate.
Figura 73. Profilul vitezei la faza densã
Influenta temperaturii aeruluiInfluenþa temperaturii aerului asupra debitului volumic nu este
atât de importantã ca ºi cea a presiunii, dupã cum se vede în figura 74. Temperatura aerului la refularea din compresoare la suprapresiunea de 1 bar poate ajunge la 100°C, iar la compresoarele cu ºurub cu suprapresiune de refulare de 3 bar, poate fi 200 °C. Rãcirea aerului la temperaturi mai mici, poate duce la reducerea vitezei de curgere cu 0,04 m/s pe °C.
32
43
3
.
032
43
30
.
03 448,0
4
pd
TV
Tpd
TVpc
O
×
×=
×××
×××=
--pm/s (4.10)
107www.agkompressoren.ro
106www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Temperatura materialului în suspensie poate fi determinatã pe baza ecuaþiei de bilanþ energetic:
unde m este debitul masic (kg/s), cp este cãldura specificã (kj/kg K), t este temperatura (°C) iar indicii sunt p pentru particula de material, a pentru aer ºi s 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 lungul conductei, exprimarea debitului volumic ºi a vitezei de curgere a aerului se poate face în orice punct al conductei cu ajutorul acestuia:
respectiv:
Cum pentru R este:
rezulta:
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 distanþã
faþã de sistemul de transport, cãderea de presiune de pe acea distanþã trebuie luatã în considerare.
Cãderea de presiune pe conducta goalã este importantã în proiectarea sistemului pneumatic. Dacã,conducta este lungã ºi de diametru mic, se poate întâmpla ca presiunea datã de suflantã sã acopere doar cãderea de presiune a aerului fãrã a se mai putea transporta ºi material în suspensie.
Cãderea de presiune pe conductã este direct influenþatã de viteza aerului necesarã transportului de material. Coturile, curbele ºi alte caracteristici ale conductei mãresc cãderea de presiune.
Pentru evaluarea cãderii de presiune trebuie cunoscuþi o serie de parametrii 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= 20,2871 (kJ/kgK), constanta aerului. În condiþii normale, p = 101,3kN/m ºi T 0 0
= 288 K, densitatea aerului este ñ = 1,225 kg/ m3 .Factorul de frecare, f, este funcþie de numãrul Reynolds, R , ºi de e
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 lui Moody din figura 75, iar valorile tipice pentru rugozitate în tabelul din aceeaºi figurã.
spappp tcmtcmtcm )()()(
...
××=××+×× (4.11)
pas mmm
...
+=
ap mm
.
×=f
(4.12)
pa
ppppaa
ps
mm
cmcmc
..
..
+
×+×=
(4.13)
papp
apappp
scc
tctct
+×
×+××=
f
f
1
1
.
1
.
p
TRmV
a ××=
3m /s (4.14)
12
1
.
1
4
pd
TRmc
a
××
×××=
p m/s (4.15)
Kkg
kJR
×=287,0 (4.16)
12
1
.
1 365,0pd
Tmc
a
×
××= m/s (4.17)
3kg/m (5.1)
TR
p
V
m
×==r
(5.2)
m
dcRe
××=
8
(5.3)m/s
pd
TRmc
a
××
×××=
2
.
4
p
(5.4)
mp××
×=
d
mR
a
e
.
4
107www.agkompressoren.ro
106www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Temperatura materialului în suspensie poate fi determinatã pe baza ecuaþiei de bilanþ energetic:
unde m este debitul masic (kg/s), cp este cãldura specificã (kj/kg K), t este temperatura (°C) iar indicii sunt p pentru particula de material, a pentru aer ºi s 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 lungul conductei, exprimarea debitului volumic ºi a vitezei de curgere a aerului se poate face în orice punct al conductei cu ajutorul acestuia:
respectiv:
Cum pentru R este:
rezulta:
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 distanþã
faþã de sistemul de transport, cãderea de presiune de pe acea distanþã trebuie luatã în considerare.
Cãderea de presiune pe conducta goalã este importantã în proiectarea sistemului pneumatic. Dacã,conducta este lungã ºi de diametru mic, se poate întâmpla ca presiunea datã de suflantã sã acopere doar cãderea de presiune a aerului fãrã a se mai putea transporta ºi material în suspensie.
Cãderea de presiune pe conductã este direct influenþatã de viteza aerului necesarã transportului de material. Coturile, curbele ºi alte caracteristici ale conductei mãresc cãderea de presiune.
Pentru evaluarea cãderii de presiune trebuie cunoscuþi o serie de parametrii 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= 20,2871 (kJ/kgK), constanta aerului. În condiþii normale, p = 101,3kN/m ºi T 0 0
= 288 K, densitatea aerului este ñ = 1,225 kg/ m3 .Factorul de frecare, f, este funcþie de numãrul Reynolds, R , ºi de e
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 lui Moody din figura 75, iar valorile tipice pentru rugozitate în tabelul din aceeaºi figurã.
spappp tcmtcmtcm )()()(
...
××=××+×× (4.11)
pas mmm
...
+=
ap mm
.
×=f
(4.12)
pa
ppppaa
ps
mm
cmcmc
..
..
+
×+×=
(4.13)
papp
apappp
scc
tctct
+×
×+××=
f
f
1
1
.
1
.
p
TRmV
a ××=
3m /s (4.14)
12
1
.
1
4
pd
TRmc
a
××
×××=
p m/s (4.15)
Kkg
kJR
×=287,0 (4.16)
12
1
.
1 365,0pd
Tmc
a
×
××= m/s (4.17)
3kg/m (5.1)
TR
p
V
m
×==r
(5.2)
m
dcRe
××=
8
(5.3)m/s
pd
TRmc
a
××
×××=
2
.
4
p
(5.4)
mp××
×=
d
mR
a
e
.
4
109www.agkompressoren.ro
108www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 75.Factorul de frecare funcþie de Re
Figura 75. Rugozitatea peretelui conductei
Cãderea de presiune în conducte drepte poate fi determinatã din relaþia lui Darcy:
unde L este lungimea conductei (m).Folosind expresia vitezei sub forma:
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
2Äp = (p + Ã)0,5- pa 2 2
La sistemele cu suprapresiune presiunea p este datã (de obicei 2
este presiunea atmosfericã) ºi atunci:
Similar, pentru sistemele cu presiune negativã, p este datã (de 1
obicei este presiunea atmosfericã):
Observaþie: Constanta aerului se va înlocui cu valoarea 287,1 J/kgK).
Cãderile de presiune pe coturi, ramificaþii, fitinguri pot fi luate în considerare prin înlocuirea lor cu o lungime echivalentã de conductã dreaptã, L (m), astfel:e
unde k, coeficientul de pierderi locale de presiune depinde de geometria ºi configuraþia cotului, ramificaþiei sau fitingului ºi se ia din diagrame sau tabele. Astfel, pentru intrarea în conductã : k = 1,0,pentru cot dublu la 90°: k = 3,0 , pentru ramificaþie :k = 1,0.
7.6. Dimensionarea unei instalatii de transport material fin în faza densa
Sistemul de transport pneumatic se proiecteaza , de obicei , prin utilizarea unor baze de date. Datele pot proveni de la o instalatie de tevi unde a fost 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
2
4 2c
d
Lfp
××
××=D
r 2N/m (5.5)
m/s (5.6)
pd
TRmc
a
××
×××=
2
.
4
p
(5.7)
dLd
TRmLfdpp
a×
×
×××××=×
52
2.
32
p
(5.8)
(5.9)
52
2.
22
21
64
d
TRmLfpp
a
×
×××××=-
p
25,0
52
2.
22 )
64( p
d
TRmLfpp
a
a -×
×××××+=D
p
2N/m (5.10)
2N/m (5.11)
5,0
52
2.
211 )
64(
d
TRmLfppp
a
a×
×××××--=D
p
m (5.12)
f
dkLe
×
×=
4
109www.agkompressoren.ro
108www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Figura 75.Factorul de frecare funcþie de Re
Figura 75. Rugozitatea peretelui conductei
Cãderea de presiune în conducte drepte poate fi determinatã din relaþia lui Darcy:
unde L este lungimea conductei (m).Folosind expresia vitezei sub forma:
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
2Äp = (p + Ã)0,5- pa 2 2
La sistemele cu suprapresiune presiunea p este datã (de obicei 2
este presiunea atmosfericã) ºi atunci:
Similar, pentru sistemele cu presiune negativã, p este datã (de 1
obicei este presiunea atmosfericã):
Observaþie: Constanta aerului se va înlocui cu valoarea 287,1 J/kgK).
Cãderile de presiune pe coturi, ramificaþii, fitinguri pot fi luate în considerare prin înlocuirea lor cu o lungime echivalentã de conductã dreaptã, L (m), astfel:e
unde k, coeficientul de pierderi locale de presiune depinde de geometria ºi configuraþia cotului, ramificaþiei sau fitingului ºi se ia din diagrame sau tabele. Astfel, pentru intrarea în conductã : k = 1,0,pentru cot dublu la 90°: k = 3,0 , pentru ramificaþie :k = 1,0.
7.6. Dimensionarea unei instalatii de transport material fin în faza densa
Sistemul de transport pneumatic se proiecteaza , de obicei , prin utilizarea unor baze de date. Datele pot proveni de la o instalatie de tevi unde a fost 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
2
4 2c
d
Lfp
××
××=D
r 2N/m (5.5)
m/s (5.6)
pd
TRmc
a
××
×××=
2
.
4
p
(5.7)
dLd
TRmLfdpp
a×
×
×××××=×
52
2.
32
p
(5.8)
(5.9)
52
2.
22
21
64
d
TRmLfpp
a
×
×××××=-
p
25,0
52
2.
22 )
64( p
d
TRmLfpp
a
a -×
×××××+=D
p
2N/m (5.10)
2N/m (5.11)
5,0
52
2.
211 )
64(
d
TRmLfppp
a
a×
×××××--=D
p
m (5.12)
f
dkLe
×
×=
4
111www.agkompressoren.ro
110www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
tevi , în functiune , este probabil sa se obtina date pentru un singur punct de functionare. Cu o instalatie de test , debitul de aer si de material transportat poate 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 poate transporta foarte bine în fazã densã la vitezã micã. Pentru a ilustra procesul de proiectare a acestui sistem se determinã parametrii unui punct de pe caracteristica de transport. Dacã este necesar sã se ridice toatã caracteristica 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 de condiþii de transport . Sistemul de þevi folosit are 50 m lungime , diametrul de 53 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 a sistemului de þevi propus este prezentatã în figura 78. Sistemul include un total 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 în sistemul 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 influenta raportului de încarcare solida asupra vitezei minime de transport.
Figura 77 .Schiþa tubulaturii de test
Figura 78. Schiþa tubulaturii de proiectat
111www.agkompressoren.ro
110www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
tevi , în functiune , este probabil sa se obtina date pentru un singur punct de functionare. Cu o instalatie de test , debitul de aer si de material transportat poate 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 poate transporta foarte bine în fazã densã la vitezã micã. Pentru a ilustra procesul de proiectare a acestui sistem se determinã parametrii unui punct de pe caracteristica de transport. Dacã este necesar sã se ridice toatã caracteristica 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 de condiþii de transport . Sistemul de þevi folosit are 50 m lungime , diametrul de 53 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 a sistemului de þevi propus este prezentatã în figura 78. Sistemul include un total 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 în sistemul 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 influenta raportului de încarcare solida asupra vitezei minime de transport.
Figura 77 .Schiþa tubulaturii de test
Figura 78. Schiþa tubulaturii de proiectat
113www.agkompressoren.ro
112www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 vitezei minime de transport
În proiectarea sistemului de transport,viteza de intrare a aerului trebuie sã fie mai mare cu 20% decât valoarea vitezei minime recomandate.
Datele iniþiale ale proiectãrii sunt debitul de 70 tone/h de ciment transportat 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 necesara pentru motorul de antrenare al acestuia .
Rezumat
Materialul de transportat Ciment de PortlandDimensiunea 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/hAer de transport Compresor cu ºurubPresiunea de refulare p 2.0 bar suprapresiunePresiunea de intrare pi 1.6 bar suprapresiuneCãderea de presiune Äp 1.6barViteza 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,se
stabileste punctul de functionare de pe caracteristica de transport a sistemului de referinta .
Dimensionarea se realizeaza în doua etape. În prima etapa se porneste 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 de referinta 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 diametrul sistemului de tubulatura si se stabileste debitul de aer ai puterea motorului de 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 mai mare si invers.
Stabilirea punctului de operare de pe caracteristica de transport
Punctul de operare , de pe caracteristica de transport pentru sistemul de test din figura 6.1 , se stabileºte astfel încât debitul de aer sã
113www.agkompressoren.ro
112www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 vitezei minime de transport
În proiectarea sistemului de transport,viteza de intrare a aerului trebuie sã fie mai mare cu 20% decât valoarea vitezei minime recomandate.
Datele iniþiale ale proiectãrii sunt debitul de 70 tone/h de ciment transportat 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 necesara pentru motorul de antrenare al acestuia .
Rezumat
Materialul de transportat Ciment de PortlandDimensiunea 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/hAer de transport Compresor cu ºurubPresiunea de refulare p 2.0 bar suprapresiunePresiunea de intrare pi 1.6 bar suprapresiuneCãderea de presiune Äp 1.6barViteza 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,se
stabileste punctul de functionare de pe caracteristica de transport a sistemului de referinta .
Dimensionarea se realizeaza în doua etape. În prima etapa se porneste 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 de referinta 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 diametrul sistemului de tubulatura si se stabileste debitul de aer ai puterea motorului de 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 mai mare si invers.
Stabilirea punctului de operare de pe caracteristica de transport
Punctul de operare , de pe caracteristica de transport pentru sistemul de test din figura 6.1 , se stabileºte astfel încât debitul de aer sã
115www.agkompressoren.ro
114www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
fie mai mare cu 20% decât debitul minim de aer de transport de la presiunea de 1,6 bar. La 1,6 bar debitul minim de aer este aproximativ 0,021 kg/s ºi atunci punctul de operare va corespunde unui debit de aer de 0,025kg/s. Valoarea corespunzatoare a debitului de material este aproximativ 12,8 tone/h . Punctul de operare este prezentat în figura 6.6 ca 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 fi determinatã 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
Caderea de presiune a aerului Cãderea de presiune pentru un sistem de tubulaturã , Äp , poate fi
determinatã utilizând ecuaþia 6.4 .
Luând presiunea aerului de ieºire ca fiind presiune atmosfericã 2standard 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 determinatã mai sus la 0,025 kg/s,constanta R pentru aer = 287 J/kg*K , temperatura aerului T = 288 K ºi diametrul tubulaturii de test , d de 0,053 m, se obþine :
Dupã cum se poate observA , aceastã cãdere de presiune este neglijabilã ºi corespunde unei viteze mici de transport intr-un sistem relativ mic de tubulatura. Pentru viteze mari de transport , în fazã diluatã în sisteme lungi 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 se adaugã lungimea echivalentã pentru porþiunile verticale ºi pentru coturile tubulaturii. Pentru porþiunile verticale ale tubulaturii lungimea echivalentã este dublul lungimii acestora , atât pentru faza diluatã cât ºi pentru faza densã a transportului pneumatic. Pentru coturile tubulaturii lungimea echivalentã poate fi legatã de viteza de intrare a aerului. S-a descoperit cã lungimea echivalentã a coturilor variazã puþin cu geometria cotului. Influenþa semnificativã o are raportul diametru cot pe diametrul tubulaturii D/d, mai ales la 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, lungimea totala a tubulaturii verticale; N, numãrul total al coturilor si b,lungimea echivalentã a fiecãrui cot.
Tubulatura de test
(6.3)(m/s) 6.30.32.11 =́=C
(6.4)2(N/m )
2
5.0
5
22
2
64p
d
RTmfLpp a
a -÷÷
ø
ö
çç
è
æ
×
×+=D
p
&
(6.5)
barmN
mNpa
009.0/89.0
/886101300053.0
288287025.0500045.064101300
2
2
5.0
22
22
==
=-÷÷ø
öççè
æ
´
´́´́´+=D
p
NbvhL ++=20 m (6.6)
smsmC /0.3/
3.261053.0
288021.0365.0
2min =´
´×= (6.2)
115www.agkompressoren.ro
114www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
fie mai mare cu 20% decât debitul minim de aer de transport de la presiunea de 1,6 bar. La 1,6 bar debitul minim de aer este aproximativ 0,021 kg/s ºi atunci punctul de operare va corespunde unui debit de aer de 0,025kg/s. Valoarea corespunzatoare a debitului de material este aproximativ 12,8 tone/h . Punctul de operare este prezentat în figura 6.6 ca 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 fi determinatã 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
Caderea de presiune a aerului Cãderea de presiune pentru un sistem de tubulaturã , Äp , poate fi
determinatã utilizând ecuaþia 6.4 .
Luând presiunea aerului de ieºire ca fiind presiune atmosfericã 2standard 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 determinatã mai sus la 0,025 kg/s,constanta R pentru aer = 287 J/kg*K , temperatura aerului T = 288 K ºi diametrul tubulaturii de test , d de 0,053 m, se obþine :
Dupã cum se poate observA , aceastã cãdere de presiune este neglijabilã ºi corespunde unei viteze mici de transport intr-un sistem relativ mic de tubulatura. Pentru viteze mari de transport , în fazã diluatã în sisteme lungi 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 se adaugã lungimea echivalentã pentru porþiunile verticale ºi pentru coturile tubulaturii. Pentru porþiunile verticale ale tubulaturii lungimea echivalentã este dublul lungimii acestora , atât pentru faza diluatã cât ºi pentru faza densã a transportului pneumatic. Pentru coturile tubulaturii lungimea echivalentã poate fi legatã de viteza de intrare a aerului. S-a descoperit cã lungimea echivalentã a coturilor variazã puþin cu geometria cotului. Influenþa semnificativã o are raportul diametru cot pe diametrul tubulaturii D/d, mai ales la 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, lungimea totala a tubulaturii verticale; N, numãrul total al coturilor si b,lungimea echivalentã a fiecãrui cot.
Tubulatura de test
(6.3)(m/s) 6.30.32.11 =́=C
(6.4)2(N/m )
2
5.0
5
22
2
64p
d
RTmfLpp a
a -÷÷
ø
ö
çç
è
æ
×
×+=D
p
&
(6.5)
barmN
mNpa
009.0/89.0
/886101300053.0
288287025.0500045.064101300
2
2
5.0
22
22
==
=-÷÷ø
öççè
æ
´
´́´́´+=D
p
NbvhL ++=20 m (6.6)
smsmC /0.3/
3.261053.0
288021.0365.0
2min =´
´×= (6.2)
117www.agkompressoren.ro
116www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
O schiþã a tubulaturii de test este prezentatã în figura 6.2 ºi de aici se poate calcula lungimea echivalentã a tubulaturii de test L :el
Valoarea lungimii echivalente se explicã prin aceea cã nu este o ridicare verticalã semnificativã ºi sunt nouã coturi în tubulatura de test. Cu o vitezã a aerului de transport de 3,6 m/s lungimea echivalentã a coturilor din figura 6.4 este de aproape 1½ m de fiecare cot.
Tubulatura instalaþiei de dimensionatO 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 ce trebuie utilizatã pentru evaluarea cãderii de presiune a aerului , dacã tubulatura 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 , se obþine :
Cu alte cuvinte aceasta este de trei ori mai mare decât cea a instalatiei de test , dar este nesemnificativa fata de valoarea de 1,6 bar a diferentei de presiune de transport. Cresterea caderii de presiune a aerului de 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 ce dã 1,582 bar ºi aceasta este valoarea ce trebuie utilizatã în figura 81 pentru determinarea debitului de material pentru continuarea dimensionãrii. Pentru viteze mici ale transportului la presiune inalta aceste valori ale cãderii de presiune sunt nesemnificative , dar pentru distanþe lungi, viteze mari , presiuni de transport mici aceste valori vor fi semnificative ºi trebuie luate în considerare .
Dimensionarea lungimii tubulaturii se poate face cu ajutorul ecuatiei 6.10 :
Debitul de material de 4,12 tone/h pentru tublatura de test obtinut din figura 6.6 , este debitul de material care se poate transporta cu aceeasi cadere de presiune si debit de aer , daca tubulatura ar avea acelasi diametru ca si tubulatura de test , neglijâ nd efectul pierderilor de presiune din tubulatura.
Verificarea condiþiei de transport
Se face o verificare a noii valori a raportului de î ncarcare. Aceasta trebuie facuta pentru a afla daca materialul poate fi transportat î n faza densa , fiindca pentru punctul de operare s-a pornit de la o viteza de intrare a aerului de 3.6m/s si de la un debit de aer de 0,025 kg/s.
Noul raport de î ncarcare 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 în figura 81.Noul punct de operare , de pe figura 81 , va trebui sã aibã o vitezã de intrare a aerului peste 4,5 m/s, adicã 1,2 X 4,5 = 5,4 m/s .
Avâ nd î n vedere cã verificarea a dat greº , este necesarã localizarea unui nou punct de operare pe figura 6.6. Datoritã primelor calcule este 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 debit de 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 cãderea de 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 creºtere a 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 la 64 m la 105 m , iar pentru tubulatura de proiectat , pãstrând diametrul de 53 mm , a crescut de la 199 m la 227 m. Cu aceste noi valori debitul de material de 12 tone/h devine 5,55 tone/h , menþinând diametrul tubulaturii de 53 mm. Coeficientul de încãrcare va fi :
m (6.7)
() 642
11902501 =÷
ø
öçè
æ×́+́+=eL
m (6.8)
() 1992
1163521202 =÷
ø
öçè
æ×́+́+=eL
barmkNmNpa 027.0/72.2/2721 22 ===D (6.9)
(6.10)
12.4199
648.12
2
112 =́=×=
e
epp
L
Lmm &&
(6.11)
45025.06.3
12.4=
´=f
30
052.06.3
55.5=
´=f
117www.agkompressoren.ro
116www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
O schiþã a tubulaturii de test este prezentatã în figura 6.2 ºi de aici se poate calcula lungimea echivalentã a tubulaturii de test L :el
Valoarea lungimii echivalente se explicã prin aceea cã nu este o ridicare verticalã semnificativã ºi sunt nouã coturi în tubulatura de test. Cu o vitezã a aerului de transport de 3,6 m/s lungimea echivalentã a coturilor din figura 6.4 este de aproape 1½ m de fiecare cot.
Tubulatura instalaþiei de dimensionatO 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 ce trebuie utilizatã pentru evaluarea cãderii de presiune a aerului , dacã tubulatura 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 , se obþine :
Cu alte cuvinte aceasta este de trei ori mai mare decât cea a instalatiei de test , dar este nesemnificativa fata de valoarea de 1,6 bar a diferentei de presiune de transport. Cresterea caderii de presiune a aerului de 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 ce dã 1,582 bar ºi aceasta este valoarea ce trebuie utilizatã în figura 81 pentru determinarea debitului de material pentru continuarea dimensionãrii. Pentru viteze mici ale transportului la presiune inalta aceste valori ale cãderii de presiune sunt nesemnificative , dar pentru distanþe lungi, viteze mari , presiuni de transport mici aceste valori vor fi semnificative ºi trebuie luate în considerare .
Dimensionarea lungimii tubulaturii se poate face cu ajutorul ecuatiei 6.10 :
Debitul de material de 4,12 tone/h pentru tublatura de test obtinut din figura 6.6 , este debitul de material care se poate transporta cu aceeasi cadere de presiune si debit de aer , daca tubulatura ar avea acelasi diametru ca si tubulatura de test , neglijâ nd efectul pierderilor de presiune din tubulatura.
Verificarea condiþiei de transport
Se face o verificare a noii valori a raportului de î ncarcare. Aceasta trebuie facuta pentru a afla daca materialul poate fi transportat î n faza densa , fiindca pentru punctul de operare s-a pornit de la o viteza de intrare a aerului de 3.6m/s si de la un debit de aer de 0,025 kg/s.
Noul raport de î ncarcare 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 în figura 81.Noul punct de operare , de pe figura 81 , va trebui sã aibã o vitezã de intrare a aerului peste 4,5 m/s, adicã 1,2 X 4,5 = 5,4 m/s .
Avâ nd î n vedere cã verificarea a dat greº , este necesarã localizarea unui nou punct de operare pe figura 6.6. Datoritã primelor calcule este 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 debit de 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 cãderea de 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 creºtere a 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 la 64 m la 105 m , iar pentru tubulatura de proiectat , pãstrând diametrul de 53 mm , a crescut de la 199 m la 227 m. Cu aceste noi valori debitul de material de 12 tone/h devine 5,55 tone/h , menþinând diametrul tubulaturii de 53 mm. Coeficientul de încãrcare va fi :
m (6.7)
() 642
11902501 =÷
ø
öçè
æ×́+́+=eL
m (6.8)
() 1992
1163521202 =÷
ø
öçè
æ×́+́+=eL
barmkNmNpa 027.0/72.2/2721 22 ===D (6.9)
(6.10)
12.4199
648.12
2
112 =́=×=
e
epp
L
Lmm &&
(6.11)
45025.06.3
12.4=
´=f
30
052.06.3
55.5=
´=f
119www.agkompressoren.ro
118www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 cu 20% 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 pot continua.
Dimensionarea dupa diametruDimensionarea diametrului tubulaturii se face cu ajutorul ecuaþiei
6.12 , în funcþie de debitul de material ce trebuie transportat , dacã diametrul tubulaturii este mãrit la o valoare datã. In acest caz valoarea debitului de material a fost specificatã ,70 tone/h ºi deci este nevoie sã se afle diametrul necesar 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 în considerare un diametru de 150 mm. Utilizând ecuatia 6.12 rezulta un debit de material de 44 tone/h.
2. Dacã se ia în considerare un diametru de 200 mm debitul de material ce poate fi atins este de 79 tone/h.
3. Un debit de 70 tone/h poate fi atins cu un diametru de 150 mm dacã se utilizeazã o cãdere de presiune mai mare. La o cãdere de presiune mai mare , cimentul poate fi transportat cu un coeficent de încãrcare mai mare ºi aceasta înseamnã cã se pot utiliza viteze de intrare ale 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 mai mic ,coeficentul de încarcare va fi mic si poate exista riscul blocarii tubulaturii.
5. Este posibilã atingerea debitului de 70 tone/h cu o cãdere de presiune de 1,6 bar la un diametru de 150 mm dacã se face trecerea la 200 mm mai în lungul tubulaturii.
Necesarul de aerSe calculeaza debitul de aer si puterea necesara antrenarii
compresorului fiind selectate presiunea de alimentare de 2 bar si diferenta de presiune intrare-iesire 1,6 bar .
Debitul de aerDebitul 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, condiþii de 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 material grosier în fazã diluatã
Pentru acest studiu a fost ales un material care nu are capacitãþi naturale de transport în fazã densã ºi deci poate fi transportat în fazã diluatã într-un sistem convenþional de transport pneumatic. Sulfatul de magneziu are o 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 pentru material este un parametru foarte important de proiectar , dar spre deosebire de 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 încãrcare maxim atins 10 , iar viteza minimã de transport a aerului pentru acest material 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
5.0
1
2
12
úúû
ù
êêë
é×=
p
p
m
mdd
&
&m (6.12)
188
55.5
7053
5.0
2 =÷ø
öçè
æ=d mm
1
112
0 23.2T
CpdV =&
3m /s3m /s (6.13)
647.0
288
0.83.261200.023.2
2
=´´
=́
kW
p
pVP ú
û
ùêë
é=
3
40 ln203&
kWP 125
3101
3261ln647.0203 =úû
ùêë
é
´
´=́
(6.14)
119www.agkompressoren.ro
118www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 cu 20% 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 pot continua.
Dimensionarea dupa diametruDimensionarea diametrului tubulaturii se face cu ajutorul ecuaþiei
6.12 , în funcþie de debitul de material ce trebuie transportat , dacã diametrul tubulaturii este mãrit la o valoare datã. In acest caz valoarea debitului de material a fost specificatã ,70 tone/h ºi deci este nevoie sã se afle diametrul necesar 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 în considerare un diametru de 150 mm. Utilizând ecuatia 6.12 rezulta un debit de material de 44 tone/h.
2. Dacã se ia în considerare un diametru de 200 mm debitul de material ce poate fi atins este de 79 tone/h.
3. Un debit de 70 tone/h poate fi atins cu un diametru de 150 mm dacã se utilizeazã o cãdere de presiune mai mare. La o cãdere de presiune mai mare , cimentul poate fi transportat cu un coeficent de încãrcare mai mare ºi aceasta înseamnã cã se pot utiliza viteze de intrare ale 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 mai mic ,coeficentul de încarcare va fi mic si poate exista riscul blocarii tubulaturii.
5. Este posibilã atingerea debitului de 70 tone/h cu o cãdere de presiune de 1,6 bar la un diametru de 150 mm dacã se face trecerea la 200 mm mai în lungul tubulaturii.
Necesarul de aerSe calculeaza debitul de aer si puterea necesara antrenarii
compresorului fiind selectate presiunea de alimentare de 2 bar si diferenta de presiune intrare-iesire 1,6 bar .
Debitul de aerDebitul 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, condiþii de 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 material grosier în fazã diluatã
Pentru acest studiu a fost ales un material care nu are capacitãþi naturale de transport în fazã densã ºi deci poate fi transportat în fazã diluatã într-un sistem convenþional de transport pneumatic. Sulfatul de magneziu are o 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 pentru material este un parametru foarte important de proiectar , dar spre deosebire de 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 încãrcare maxim atins 10 , iar viteza minimã de transport a aerului pentru acest material 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
5.0
1
2
12
úúû
ù
êêë
é×=
p
p
m
mdd
&
&m (6.12)
188
55.5
7053
5.0
2 =÷ø
öçè
æ=d mm
1
112
0 23.2T
CpdV =&
3m /s3m /s (6.13)
647.0
288
0.83.261200.023.2
2
=´´
=́
kW
p
pVP ú
û
ùêë
é=
3
40 ln203&
kWP 125
3101
3261ln647.0203 =úû
ùêë
é
´
´=́
(6.14)
121www.agkompressoren.ro
120www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
parametrii pentru un singur punct, dar se poate scala intreaga caracteristicã dacã este necesar.
Date de transportO schiþa a tubulaturii de test folosite în acest studiu este prezentatã
în figura 82. Tubulatura are 95 m lungime în plan orizontal , incorporeaza 9 coturi la 90° cu un raport D/d = 12:1. Tubulatura a fost aprovizionatã dintr-un rezervor 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 se foloseascã o suflantã de transfer cu o suprapresiune de 1 bar. Se acceptã o cãdere de presiune de 0,85 bar pe traseu. Tubulatura are un total de 25 m de urcare 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 a aerului de transport trebuie sa fie cu aproximativ 20 % mai mare decât cea recomandata , 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
121www.agkompressoren.ro
120www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
parametrii pentru un singur punct, dar se poate scala intreaga caracteristicã dacã este necesar.
Date de transportO schiþa a tubulaturii de test folosite în acest studiu este prezentatã
în figura 82. Tubulatura are 95 m lungime în plan orizontal , incorporeaza 9 coturi la 90° cu un raport D/d = 12:1. Tubulatura a fost aprovizionatã dintr-un rezervor 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 se foloseascã o suflantã de transfer cu o suprapresiune de 1 bar. Se acceptã o cãdere de presiune de 0,85 bar pe traseu. Tubulatura are un total de 25 m de urcare 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 a aerului de transport trebuie sa fie cu aproximativ 20 % mai mare decât cea recomandata , 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
123www.agkompressoren.ro
122www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Debitul de material m 40 tone/hp
Viteza minima a aerului C 14 m/smin
Aer de transport SuflantaPresiunea de refulare p 1,0 bar suprapresiunePresiunea de intrare p 0,85 bar suprapresiunei
Cãderea de presiune Äp 0,85 barViteza 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 de transport . Dimensionarea are loc în 2 etape. În prima etapã se face scalarea în funcþie de distanþã , aceasta include atât orientarea tubulaturii cât ºi coturile acesteia. În a doua etapã scalarea se face þinându-se cont de diametru. Trebuie stabilitã , de asemenea , valoarea cãderii de presiune .
Stabilirea punctului de operare de pe caracteristica de transport
Trebuie identificat punctul de operare de pe caracteristica de transport a tubulaturii de test din figura 83. Linia cãderii de presiune a fost aleasã ca fiind 0,85 bar. Viteza de intrare a aerului a fost determinatã ca fiind 17 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 (185 a 12 kN/m abs); d , diametrul tubulaturii (0.105 m); C , viteza de intrare a aerului 1
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/s a
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 , poate a
fi determinatã cu ajutorul relaþiei 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 de pierdere al coturilor k = 0,2 pentru fiecare din cele 9 coturi , din relaþia 7.3 rezultã :
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 foarte semnificativa pentru faza diluata de curgere. Aceasta valoare a caderii de presiune este introdusa în caracteristica de transport din figura 7.2. O cadere constanta de presiune de 0,103 bar , va intersecta axa orizontala la o valoare a debitului de aer de 0,330 kg/s. Acest lucru înseamna ca în acest punct de operare doar diferenta de presiune 0,850-0,103=0,747 bar este utilizata pentru transportul materialului. Aceasta valoare va scadea cu cresterea lungimii tubulaturii.
Tubulatura cu diametrul de 105 mm Lungimea tubulaturii instalaþiei este de 325 m ºi aceastã lungime
trebuie sã fie luatã în considerare la evaluarea cãderii de presiune pentru instalaþia care are acelaºi diametru ca ºi tubulatura de test. Luând ca valori de calcul pentru : coeficientul de frecare f=0.0045, lungimea L=325 , diametrul d=0,105m ºi coeficientul de pierdere de 0,2 pentru fiecare din cele 7 coturi de 90 grade rezultã:
Înlocuind aceastã valoare, debitul de aer de 0,330 kg/s ºi diametrul de 0,105 m în ecuaþia 7.2 rezultã :
Punctul initinal de pe caracteristica de transport a fost ales la o cadere de presiune de 0,85 bar (punctul a). Pe tubulatura caderea de presiune 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 de operare din figura 7.2 trebuie sa fie modificat , noul punct ( b) fiind la o presiune de 0,814 bar.
1
12
174.2
T
Cdpma =& kg/s (7.1)
úú
û
ù
êê
ë
é-÷÷
ø
öççè
æ
´+=D 0.1
10
34.10.1
5.0
54
2
d
mp
a
a
&y (7.2)
(7.3) ()å+= kdfL /4y
()1.182.09
105.0
950045.04=́+
´´=y
103.0=Dap
bar
()1.572.07
105.0
3250045.04=́+
´´=y
apD=0,298 bar
123www.agkompressoren.ro
122www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Debitul de material m 40 tone/hp
Viteza minima a aerului C 14 m/smin
Aer de transport SuflantaPresiunea de refulare p 1,0 bar suprapresiunePresiunea de intrare p 0,85 bar suprapresiunei
Cãderea de presiune Äp 0,85 barViteza 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 de transport . Dimensionarea are loc în 2 etape. În prima etapã se face scalarea în funcþie de distanþã , aceasta include atât orientarea tubulaturii cât ºi coturile acesteia. În a doua etapã scalarea se face þinându-se cont de diametru. Trebuie stabilitã , de asemenea , valoarea cãderii de presiune .
Stabilirea punctului de operare de pe caracteristica de transport
Trebuie identificat punctul de operare de pe caracteristica de transport a tubulaturii de test din figura 83. Linia cãderii de presiune a fost aleasã ca fiind 0,85 bar. Viteza de intrare a aerului a fost determinatã ca fiind 17 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 (185 a 12 kN/m abs); d , diametrul tubulaturii (0.105 m); C , viteza de intrare a aerului 1
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/s a
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 , poate a
fi determinatã cu ajutorul relaþiei 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 de pierdere al coturilor k = 0,2 pentru fiecare din cele 9 coturi , din relaþia 7.3 rezultã :
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 foarte semnificativa pentru faza diluata de curgere. Aceasta valoare a caderii de presiune este introdusa în caracteristica de transport din figura 7.2. O cadere constanta de presiune de 0,103 bar , va intersecta axa orizontala la o valoare a debitului de aer de 0,330 kg/s. Acest lucru înseamna ca în acest punct de operare doar diferenta de presiune 0,850-0,103=0,747 bar este utilizata pentru transportul materialului. Aceasta valoare va scadea cu cresterea lungimii tubulaturii.
Tubulatura cu diametrul de 105 mm Lungimea tubulaturii instalaþiei este de 325 m ºi aceastã lungime
trebuie sã fie luatã în considerare la evaluarea cãderii de presiune pentru instalaþia care are acelaºi diametru ca ºi tubulatura de test. Luând ca valori de calcul pentru : coeficientul de frecare f=0.0045, lungimea L=325 , diametrul d=0,105m ºi coeficientul de pierdere de 0,2 pentru fiecare din cele 7 coturi de 90 grade rezultã:
Înlocuind aceastã valoare, debitul de aer de 0,330 kg/s ºi diametrul de 0,105 m în ecuaþia 7.2 rezultã :
Punctul initinal de pe caracteristica de transport a fost ales la o cadere de presiune de 0,85 bar (punctul a). Pe tubulatura caderea de presiune 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 de operare din figura 7.2 trebuie sa fie modificat , noul punct ( b) fiind la o presiune de 0,814 bar.
1
12
174.2
T
Cdpma =& kg/s (7.1)
úú
û
ù
êê
ë
é-÷÷
ø
öççè
æ
´+=D 0.1
10
34.10.1
5.0
54
2
d
mp
a
a
&y (7.2)
(7.3) ()å+= kdfL /4y
()1.182.09
105.0
950045.04=́+
´´=y
103.0=Dap
bar
()1.572.07
105.0
3250045.04=́+
´´=y
apD=0,298 bar
125www.agkompressoren.ro
124www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 existente pe traseu:
unde h este lungimea secþiunilor orizontale ale tubulaturii; v lungimea totalã a secþiunilor verticale; N numãrul total de coturi ºi b lungimea echivalentã a fiecãrui cot.
Tubulatura de testDin 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 si incorporeaza 9 coturi . Cu o viteza a aerului de intrare de 17 m/s lungimea echivalenta a coturilor , din figura 7.3, este de 20 m pentru fiecare cot. Se poate observa din aceasta ca , coturile au un efect important în transportul pneumatic 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 lungimea echivalentã 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 material pentru tubulatura de test de 5,65 s-a obtinut pentru punctul de operare un debit de material de 3,17 tone/h , pentru aceeasi cadere de presiune a aerului si acelasi debit de aer, în cazul în care tubulatura are acelasi diametru ca si tubulatura de test.
Calculul diametruluiDiametrul este dat de relatia 7.6:
Înlocuind debitul de 3,17 tone/h rezultã:
m =3,17x(250/105)2 = 18 tone/h p2
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 fi necesara o suprapresiune mai mare de 1 bar .
Cu o suprapresiune de intrare de 0,85 bar se poate opta pentru o tubulaturã în trepte ,cu mici modificãri ale performanþelor. Tubulatura în trepte ar fi necesarã doar dacã trebuie redus efectul de eroziune al particulelor materialului.
Necesarul de aerSe 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 aerDebitului 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 :
Le=h+2v+Nb (7.4)
2112 / eepp LLmm =́
17.3490/27565.52 ==́pm
tone/h
tone/h(7.5)
(7.6) 2
1
212 ú
û
ùêë
é=́
d
dmm pp &&
(7.7)
sm
T
CpdV /23.2 3
1
112
0 =&
smV /522.1
288
17185250.023.2 3
2
0 =´́
=́&
kW
p
pVP ú
û
ùêë
é=
3
40 ln203&
190
100
185ln522.1203 =úû
ùêë
é=́P
(7.8)
125www.agkompressoren.ro
124www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 existente pe traseu:
unde h este lungimea secþiunilor orizontale ale tubulaturii; v lungimea totalã a secþiunilor verticale; N numãrul total de coturi ºi b lungimea echivalentã a fiecãrui cot.
Tubulatura de testDin 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 si incorporeaza 9 coturi . Cu o viteza a aerului de intrare de 17 m/s lungimea echivalenta a coturilor , din figura 7.3, este de 20 m pentru fiecare cot. Se poate observa din aceasta ca , coturile au un efect important în transportul pneumatic 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 lungimea echivalentã 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 material pentru tubulatura de test de 5,65 s-a obtinut pentru punctul de operare un debit de material de 3,17 tone/h , pentru aceeasi cadere de presiune a aerului si acelasi debit de aer, în cazul în care tubulatura are acelasi diametru ca si tubulatura de test.
Calculul diametruluiDiametrul este dat de relatia 7.6:
Înlocuind debitul de 3,17 tone/h rezultã:
m =3,17x(250/105)2 = 18 tone/h p2
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 fi necesara o suprapresiune mai mare de 1 bar .
Cu o suprapresiune de intrare de 0,85 bar se poate opta pentru o tubulaturã în trepte ,cu mici modificãri ale performanþelor. Tubulatura în trepte ar fi necesarã doar dacã trebuie redus efectul de eroziune al particulelor materialului.
Necesarul de aerSe 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 aerDebitului 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 :
Le=h+2v+Nb (7.4)
2112 / eepp LLmm =́
17.3490/27565.52 ==́pm
tone/h
tone/h(7.5)
(7.6) 2
1
212 ú
û
ùêë
é=́
d
dmm pp &&
(7.7)
sm
T
CpdV /23.2 3
1
112
0 =&
smV /522.1
288
17185250.023.2 3
2
0 =´́
=́&
kW
p
pVP ú
û
ùêë
é=
3
40 ln203&
190
100
185ln522.1203 =úû
ùêë
é=́P
(7.8)
127www.agkompressoren.ro
126www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 evalua costurile transportului.
Daca costul unitatii de electricitate este de 0,10 €/hWh , costul specific 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 € / tona transportatã.
Coeficientul de încarcareAcesta 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 specifice acestui tip de material.
CAPITOLUL VIII - COMPRESOARE DE MEDIE ªI ÎNALTÃ PRESIUNE
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 alte gaze standard se pot folosi compresoare standard. Pentru gaze explozive ºi gaze nobile se pot folosi doar compresoare etanºe la gaze. Pentru aceste compresoare, rata de pierdere acceptatã a compresoarelor Sauer etanºe la gaze 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, deci
netoxice ºi sigure, realizând rareori legãturi cu alte elemente. Non reactivitatea 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 toxice pot dãuna sãnãtãþii ochilor, plãmânilor, pielii iar alte gaze sunt valoroase ºi deci scumpe. Se vor folosi doar compresoare J.P. Sauer & Sohn 'pentru urmãtoarele gaze inflamabile ºi explozive:
Gaz natural Biogaz (metan) Hidrogen Aceste gaze sunt periculoase si trebuie tratate cu grija maxima
127www.agkompressoren.ro
126www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 evalua costurile transportului.
Daca costul unitatii de electricitate este de 0,10 €/hWh , costul specific 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 € / tona transportatã.
Coeficientul de încarcareAcesta 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 specifice acestui tip de material.
CAPITOLUL VIII - COMPRESOARE DE MEDIE ªI ÎNALTÃ PRESIUNE
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 alte gaze standard se pot folosi compresoare standard. Pentru gaze explozive ºi gaze nobile se pot folosi doar compresoare etanºe la gaze. Pentru aceste compresoare, rata de pierdere acceptatã a compresoarelor Sauer etanºe la gaze 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, deci
netoxice ºi sigure, realizând rareori legãturi cu alte elemente. Non reactivitatea 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 toxice pot dãuna sãnãtãþii ochilor, plãmânilor, pielii iar alte gaze sunt valoroase ºi deci scumpe. Se vor folosi doar compresoare J.P. Sauer & Sohn 'pentru urmãtoarele gaze inflamabile ºi explozive:
Gaz natural Biogaz (metan) Hidrogen Aceste gaze sunt periculoase si trebuie tratate cu grija maxima
129www.agkompressoren.ro
128www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
8.2. Aer de pornire pentru motoare diesel de mare capacitate Compresorul comprima aerul la 30-40 de bar. Aerul este stocat într-
unul sau mai mulre rezervoare de aer. Distributia aerului comprimat în cilindri se realizeaza prin intermediul unei asa numite stele de comanda. Astfel sunt antrenate pistoanele.
A doua posibilitate este pornirea prin intermediul unor startere cu aer comprimat, pentru motoare mai mici.
8.3. Tehnicã de procedurãCentrale cu aburiÎn 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 mai des în instalatiile de ardere a gunoaielor, care sunt folosite în paralel ca centrale termice.
Aer pentru obtinerea vopselelorProcedeul de oxidare se desfãºoarã în þevi, în care agentul este
antrenat de un melc, sub presiune ºi la temperaturã ridicatã. Dintr-un siloz este pulverizat reactorul de oxidare oxid de plumb. Prin amestecarea reactorilor 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 sã se lege cu rãºina de melaminã, se folosesc prese acþionate pneumatic, la presiuni de 200-300 bar.
AutoclaveÎn 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 ulei trebuie sã fie neapãrat evitate. Aceste autoclave sunt folosite în industria aeronauticã ºi aerospaþialã, sau de producãtorii de autovehicule, care le folosesc pentru a produce componente speciale pentru maºinile de curse.
SiderurgieÎn 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 de laminare.
Laser CuttingLa instalaþiile de tãiere a plãcilor ºi formelor de metal în industria
modernã se folosesc utilaje cu laser. Aceste utilaje de tãiere cu laser necesitã un mediu inert, pentru a realiza o tãiere precisã ºi muchii drepte. Pentru ca atmosfera din jurul laserului sã fie purã, se foloseºte un strat de protecþie de azot. Se foloseºte, în funcþie de tipul ºi calitatea metalelor, azot cu un grad de puritate de 95% - 99,9999%. Întreaga instalaþie folositã este compusã dintr-un compresor cu ºurub, un uscãtor (în funcþie de necesitãþi) un sistem de producere 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 alimentare rapida a instalatiei.
8.4. Tehnicã de testareIndustria automobilelorÎn industria automobilelor se folosesc diverse variante de
compresoare, pentru testarea componentelor. Furtunurile de frâna si sistemele ABS sunt testate cu presiuni de 250-350 bar. Compresoarele mai sunt folosite pe bancurile de testare a sistemelor de frânare. Compresoarele de înalta presiune sunt folosite si la realizarea testelor de impact.
Testarea conductelorPentru 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, de cca. 300-600 l/min la 60-70 bar. De asemenea, toate recipientele de gaz sau extinctoarele sunt testate la înaltã presiune. În aceste cazuri se pot folosi chiar 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 sã se garanteze o alimentare cu aer comprimat 24 de ore din 24.
8.5. Tehnica materialelor plastice Utilaje de formare a maselor plasticeMulte produse din industria actuala sunt fabricate din materiale
129www.agkompressoren.ro
128www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
8.2. Aer de pornire pentru motoare diesel de mare capacitate Compresorul comprima aerul la 30-40 de bar. Aerul este stocat într-
unul sau mai mulre rezervoare de aer. Distributia aerului comprimat în cilindri se realizeaza prin intermediul unei asa numite stele de comanda. Astfel sunt antrenate pistoanele.
A doua posibilitate este pornirea prin intermediul unor startere cu aer comprimat, pentru motoare mai mici.
8.3. Tehnicã de procedurãCentrale cu aburiÎn 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 mai des în instalatiile de ardere a gunoaielor, care sunt folosite în paralel ca centrale termice.
Aer pentru obtinerea vopselelorProcedeul de oxidare se desfãºoarã în þevi, în care agentul este
antrenat de un melc, sub presiune ºi la temperaturã ridicatã. Dintr-un siloz este pulverizat reactorul de oxidare oxid de plumb. Prin amestecarea reactorilor 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 sã se lege cu rãºina de melaminã, se folosesc prese acþionate pneumatic, la presiuni de 200-300 bar.
AutoclaveÎn 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 ulei trebuie sã fie neapãrat evitate. Aceste autoclave sunt folosite în industria aeronauticã ºi aerospaþialã, sau de producãtorii de autovehicule, care le folosesc pentru a produce componente speciale pentru maºinile de curse.
SiderurgieÎn 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 de laminare.
Laser CuttingLa instalaþiile de tãiere a plãcilor ºi formelor de metal în industria
modernã se folosesc utilaje cu laser. Aceste utilaje de tãiere cu laser necesitã un mediu inert, pentru a realiza o tãiere precisã ºi muchii drepte. Pentru ca atmosfera din jurul laserului sã fie purã, se foloseºte un strat de protecþie de azot. Se foloseºte, în funcþie de tipul ºi calitatea metalelor, azot cu un grad de puritate de 95% - 99,9999%. Întreaga instalaþie folositã este compusã dintr-un compresor cu ºurub, un uscãtor (în funcþie de necesitãþi) un sistem de producere 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 alimentare rapida a instalatiei.
8.4. Tehnicã de testareIndustria automobilelorÎn industria automobilelor se folosesc diverse variante de
compresoare, pentru testarea componentelor. Furtunurile de frâna si sistemele ABS sunt testate cu presiuni de 250-350 bar. Compresoarele mai sunt folosite pe bancurile de testare a sistemelor de frânare. Compresoarele de înalta presiune sunt folosite si la realizarea testelor de impact.
Testarea conductelorPentru 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, de cca. 300-600 l/min la 60-70 bar. De asemenea, toate recipientele de gaz sau extinctoarele sunt testate la înaltã presiune. În aceste cazuri se pot folosi chiar 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 sã se garanteze o alimentare cu aer comprimat 24 de ore din 24.
8.5. Tehnica materialelor plastice Utilaje de formare a maselor plasticeMulte produse din industria actuala sunt fabricate din materiale
131www.agkompressoren.ro
130www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
sintetice, datorita avantajelor pe care le prezinta acestea din punct de vedere al procedeului de fabricatiei, al duratei de viata si al costurilor. Pentru aceasta se 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. Prin acest procedeu sunt posibile ºtanþãri deosebit de precise pentru diferite forme ale materialului plastic. Prelucrarea continuã prin gãurire ºi tãierea contururilor.
Procedeul folosit pâna acum, de obtinere a formelor din material sintetic prin deformare hidraulica, procedeu prin care formele de silicon erau presate prin intermediul uleiului sub presiune, nu atinge nici pe departe calitatea obtinuta prin metoda izostatica. Exemple de produse din material plastic sunt întrerupatoarele iluminate, diferitele elemente de comanda ale autoturismelor precum si carcasele telefoanelor mobile si alte tipuri de carcase. Multe firme si-au protejat procesele de obtinere a formelor de materiale 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 ca apoi 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, îmbrãcãminþi de portiere pentru autoturisme, carcase de telefoane, carcase de ecrane. Ca agent în acest domeniu se foloseºte azotul, pentru a se evita oxidarea plasticului. 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 a produsului.
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 de tip 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 de 5-7 bar). Compresorul aspira gazul si îl comprima pâna la 350 bar, în functie de aplicatie. Gazul comprimat este stocat în rezervoare de înalta presiune, pentru o adaptare constanta la necesar. Dat fiind ca azotul nu este un gaz agresiv, periculos, dupa utilizare, el este eliberat în atmosfera.
8.6. Recuperarea gazuluiCompresoarele de înaltã presiune Sauer sunt folosite în
urmãtoarele domenii:
Recuperarea heliului Date 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 gaz foarte scump, el este folosit în circuit închis. Astfel, dupã ce este comprimat la 200 bar în compresor, heliul este din nou introdus în circuit.
Instalatii de recuperare a heliului / azotului O 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 elibera deodatã o cantitate mare de heliu în camera de cãlire. În camera de cãlire este nevoie de o suprapresiune de 20 bar. Dupã terminarea procesului, gazul din 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 formã lichidã. Gazul este transportat în stare lichidã, la o presiune de 20-30 bar, ºi stocat în rezervoare de stocare cu ajutorul unor pompe. Cu ajutorul unei pompe cu un debit de 500 m3/h, ºi o putere de 11 kW, gazul lichefiat este antrenat prin conducte în recipiente, unde, datoritã temperaturii înconjurãtoare, se încãlzeºte ºi trece în formã gazoasã. Existã trei situaþii în care 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 este deosebit de lungã
3. Pentru cantitãþi mici.
131www.agkompressoren.ro
130www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
sintetice, datorita avantajelor pe care le prezinta acestea din punct de vedere al procedeului de fabricatiei, al duratei de viata si al costurilor. Pentru aceasta se 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. Prin acest procedeu sunt posibile ºtanþãri deosebit de precise pentru diferite forme ale materialului plastic. Prelucrarea continuã prin gãurire ºi tãierea contururilor.
Procedeul folosit pâna acum, de obtinere a formelor din material sintetic prin deformare hidraulica, procedeu prin care formele de silicon erau presate prin intermediul uleiului sub presiune, nu atinge nici pe departe calitatea obtinuta prin metoda izostatica. Exemple de produse din material plastic sunt întrerupatoarele iluminate, diferitele elemente de comanda ale autoturismelor precum si carcasele telefoanelor mobile si alte tipuri de carcase. Multe firme si-au protejat procesele de obtinere a formelor de materiale 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 ca apoi 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, îmbrãcãminþi de portiere pentru autoturisme, carcase de telefoane, carcase de ecrane. Ca agent în acest domeniu se foloseºte azotul, pentru a se evita oxidarea plasticului. 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 a produsului.
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 de tip 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 de 5-7 bar). Compresorul aspira gazul si îl comprima pâna la 350 bar, în functie de aplicatie. Gazul comprimat este stocat în rezervoare de înalta presiune, pentru o adaptare constanta la necesar. Dat fiind ca azotul nu este un gaz agresiv, periculos, dupa utilizare, el este eliberat în atmosfera.
8.6. Recuperarea gazuluiCompresoarele de înaltã presiune Sauer sunt folosite în
urmãtoarele domenii:
Recuperarea heliului Date 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 gaz foarte scump, el este folosit în circuit închis. Astfel, dupã ce este comprimat la 200 bar în compresor, heliul este din nou introdus în circuit.
Instalatii de recuperare a heliului / azotului O 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 elibera deodatã o cantitate mare de heliu în camera de cãlire. În camera de cãlire este nevoie de o suprapresiune de 20 bar. Dupã terminarea procesului, gazul din 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 formã lichidã. Gazul este transportat în stare lichidã, la o presiune de 20-30 bar, ºi stocat în rezervoare de stocare cu ajutorul unor pompe. Cu ajutorul unei pompe cu un debit de 500 m3/h, ºi o putere de 11 kW, gazul lichefiat este antrenat prin conducte în recipiente, unde, datoritã temperaturii înconjurãtoare, se încãlzeºte ºi trece în formã gazoasã. Existã trei situaþii în care 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 este deosebit de lungã
3. Pentru cantitãþi mici.
133www.agkompressoren.ro
132www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
8.8. Distribuþia de curent electricÎn distribuþia curentului electric existã douã domenii de utilizare
pentru compresoarele de înaltã presiune. Pe de o parte, aerul comprimat este folosit la acþionarea întrerupãtoarelor electronice pneumatice, ºi la stingerea arcurilor electrice ale acestor întrerupãtoare. Pentru acþionarea întrerupãtoarelor electronice se folosesc conform DIN ISO 43.690 compresoare 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 din pompe, pentru a se asigura o pornire a acestora cât se poate de lipsitã de pierderi ºi fãrã sarcinã.
De asemenea, aerul comprimat este folosit la reglarea palelor turbinelor. Dispozitivele de reglare sunt hidraulice. Pentru a se crea o presiune 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 actionati pneumatic).
8.9. Hidraulica apei potabileÎn instalatiile mari de apa potabila / statiile de producere a apei
potabile, ridicarea presiunii se realizeaza prin intermediul unor cazane care sunt umplute cu apa potabila si cu aer comprimat. Prin intermediul unui sistem costisitor de reglare, cu aerul comprimat la 40 bar se aduce apa potabila la presiunea necesara. Alte aplicatii în domeniul producerii apei potabile sunt curatarea filtrelor de pietris cu ajutorul aerului comprimat. De regula 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. 2004
2. Idelcsik, I.E., Îndrumãtor pentru calculul rezistenþelor hidraulice, Editura tehnicã, Bucureºti, 1984
3. 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 pentru manageri energetici, Editura Orizonturi Universitare, Timiºoara, 2004
5. Nagi, M., Laza,I., Lelea, D., Utilaje termice. Probleme, Universitatea Tehnicã Timiºoara, 1999
133www.agkompressoren.ro
132www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
8.8. Distribuþia de curent electricÎn distribuþia curentului electric existã douã domenii de utilizare
pentru compresoarele de înaltã presiune. Pe de o parte, aerul comprimat este folosit la acþionarea întrerupãtoarelor electronice pneumatice, ºi la stingerea arcurilor electrice ale acestor întrerupãtoare. Pentru acþionarea întrerupãtoarelor electronice se folosesc conform DIN ISO 43.690 compresoare 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 din pompe, pentru a se asigura o pornire a acestora cât se poate de lipsitã de pierderi ºi fãrã sarcinã.
De asemenea, aerul comprimat este folosit la reglarea palelor turbinelor. Dispozitivele de reglare sunt hidraulice. Pentru a se crea o presiune 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 actionati pneumatic).
8.9. Hidraulica apei potabileÎn instalatiile mari de apa potabila / statiile de producere a apei
potabile, ridicarea presiunii se realizeaza prin intermediul unor cazane care sunt umplute cu apa potabila si cu aer comprimat. Prin intermediul unui sistem costisitor de reglare, cu aerul comprimat la 40 bar se aduce apa potabila la presiunea necesara. Alte aplicatii în domeniul producerii apei potabile sunt curatarea filtrelor de pietris cu ajutorul aerului comprimat. De regula 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. 2004
2. Idelcsik, I.E., Îndrumãtor pentru calculul rezistenþelor hidraulice, Editura tehnicã, Bucureºti, 1984
3. 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 pentru manageri energetici, Editura Orizonturi Universitare, Timiºoara, 2004
5. Nagi, M., Laza,I., Lelea, D., Utilaje termice. Probleme, Universitatea Tehnicã Timiºoara, 1999
135www.agkompressoren.ro
134www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 s
Viscozitate 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)
135www.agkompressoren.ro
134www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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 s
Viscozitate 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)
137www.agkompressoren.ro
136www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Anexa 1. Datele fizice ºi compoziþia aerului uscat ºi pur Partea a 2-a
COMPOZITIEComponente 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 O3
0.000 002 - 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 necesarã pentru uneltele pneumatice
137www.agkompressoren.ro
136www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Anexa 1. Datele fizice ºi compoziþia aerului uscat ºi pur Partea a 2-a
COMPOZITIEComponente 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 O3
0.000 002 - 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 necesarã pentru uneltele pneumatice
139www.agkompressoren.ro
138www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Anexa 4. Consumul de aer al cilindrilor pneumatici în unitate de mãsurã de 6,0 bari l/cursã piston
Anexa 5. Consumul de aer al duzelor în unitatede mãsurã de 6,0 bari l/min.
3 Umiditate g/m
Anexa 6. Diagrama punctului de rouã al aerului comprimat
Temperatura aerului
Presiune aer bar
139www.agkompressoren.ro
138www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Anexa 4. Consumul de aer al cilindrilor pneumatici în unitate de mãsurã de 6,0 bari l/cursã piston
Anexa 5. Consumul de aer al duzelor în unitatede mãsurã de 6,0 bari l/min.
3 Umiditate g/m
Anexa 6. Diagrama punctului de rouã al aerului comprimat
Temperatura aerului
Presiune aer bar
141www.agkompressoren.ro
140www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Anexa 7. Instalaþii propuse pentru uscarea ºi filtrarea 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
141www.agkompressoren.ro
140www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Anexa 7. Instalaþii propuse pentru uscarea ºi filtrarea 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
Anexa 9. Scãdere de presiune pe reþea în funcþie de lungimea ºi 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: În cazul conductei î n circuit se ia î n considerare doar jumãtate din lungimea þevii ºi din cantitatea de aer
Anexa 9. Scãdere de presiune pe reþea în funcþie de lungimea ºi diametrul conductei Scãdere de presiune de 0,1 bari la 6 bari
presiune de reþea
?Lungimea þevii = lungimea mãsuratã a þevii + lungimea echivalentã l elementelor
Observaþie: În cazul conductei î n circuit se ia î n considerare doar jumãtate din lungimea þevii ºi din cantitatea de aer
143www.agkompressoren.ro
142www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
Anexa 8. Lungimea echivalenta a fitingurilor
Anexa 9. Scãdere de presiune pe reþea în funcþie de lungimea ºi 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: În cazul conductei î n circuit se ia î n considerare doar jumãtate din lungimea þevii ºi din cantitatea de aer
Anexa 9. Scãdere de presiune pe reþea în funcþie de lungimea ºi diametrul conductei Scãdere de presiune de 0,1 bari la 6 bari
presiune de reþea
?Lungimea þevii = lungimea mãsuratã a þevii + lungimea echivalentã l elementelor
Observaþie: În cazul conductei î n circuit se ia î n considerare doar jumãtate din lungimea þevii ºi din cantitatea de aer
143www.agkompressoren.ro
142www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
144www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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
144www.almig.ro
MANUAL TEHNIC DE AER COMPRIMAT
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