Embed Size (px)
Citation preview
Tehnica aerului comprimat Noţiunifundamentale,sfaturişisugestii
P-2010RO
.2/09Sp
ecific
aţiile
sepotm
odific
afărănotific
areprealabilă
www.kaeser.comwww.kaeser.com
www.kaeser.com
Informaţii şi instrumente suplimentare pentru corecta planificare a sistemului Dvs. de aer comprimat le puteţi accesa online la:www.kaeser.ro > Servicii > Analiză şi consiliere
www.kaeser.comwww.kaeser.com
KAESER KOMPRESSOREN SRL 011181 Bucureşti – 1 – România – Tel: +4 021 2245681 – Fax: +4 021 2245602 www.kaeser.com – e-mail: [email protected]
Cuprins
04 1. Ce este aerul comprimat?
06 2. Tratareaeficientăaaeruluicomprimat
08 3. De ce avem nevoie de aer comprimat uscat?
10 4. Condensul:Evacuarecorectă
12 5. Condensul:Trataresigurăşieconomică
14 6. Controlul eficient al compresorului
16 7. Controlînbandădepresiune: Coordonareaoptimăacompresoarelorînfuncţiedeconsum
18 8. Economiedeenergieprinrecuperaredecăldură
20 9. Evitarea pierderilor de energie (1): Proiectareaşiinstalareauneireţeledeaer
22 10. Evitarea pierderilor de energie (2): Optimizareauneireţeledeaerexistente
24 11.Proiectareacorectăasistemelordeaer(1): Analizanecesaruluideaer(ADA)
26 12.Proiectareacorectăasistemelordeaer(2): Stabilireaceleimaieficientesoluţii
28 13.Proiectareacorectăasistemelordeaer(3): Analizanecesaruluideaer(ADA)–Stabilireasituaţieiactuale
30 14.Proiectareacorectăasistemelordeaer(4): Răcireaeficientăacompresoarelor–Răcirecuaer
32 15.Utilizareacorectăasistemelordeaer: Asigurareapetermenlungafiabilităţiişicosturilorminime
Pentru a afla, solicitaţi de la KAESER o analiză a consumului de aer comprimat (ADA). Veţi găsi mai multe informaţii în capitolele 11 ÷ 13 din broşura noastră "Analiză şi consiliere".
Informaţii şi instrumente suplimentare pentru corecta planificare a sistemului Dvs. de aer comprimat le puteţi accesa online la:
www.kaeser.com> Servicii> Analiză şi consiliere
Cât de mult vă costă aerul comprimat?
... s
au tr
imite
ţi un
fax
la
021
224
56 0
2
vă rog trimiteţi-mi, gratis şi fără nicio obligaţie, o broşură "Analiză şi consiliere".
sunt interesat în efectuarea unei analize. Vă rog să mă contactaţi.
Da,Da,
KAESER KOMPRESSOREN SRL Bdul.IonMihalache179011181Bucureşti–1,România
by KAESERNume:
Firmă:
Adresă:
Localitate & cod
poştal:
Telefon şi fax:
Cuprins
04 1. Ce este aerul comprimat?
06 2. Tratareaeficientăaaeruluicomprimat
08 3. De ce avem nevoie de aer comprimat uscat?
10 4. Condensul:Evacuarecorectă
12 5. Condensul:Trataresigurăşieconomică
14 6. Controlul eficient al compresorului
16 7. Controlînbandădepresiune: Coordonareaoptimăacompresoarelorînfuncţiedeconsum
18 8. Economiedeenergieprinrecuperaredecăldură
20 9. Evitarea pierderilor de energie (1): Proiectareaşiinstalareauneireţeledeaer
22 10. Evitarea pierderilor de energie (2): Optimizareauneireţeledeaerexistente
24 11.Proiectareacorectăasistemelordeaer(1): Analizanecesaruluideaer(ADA)
26 12.Proiectareacorectăasistemelordeaer(2): Stabilireaceleimaieficientesoluţii
28 13.Proiectareacorectăasistemelordeaer(3): Analizanecesaruluideaer(ADA)–Stabilireasituaţieiactuale
30 14.Proiectareacorectăasistemelordeaer(4): Răcireaeficientăacompresoarelor–Răcirecuaer
32 15.Utilizareacorectăasistemelordeaer: Asigurareapetermenlungafiabilităţiişicosturilorminime
Pentru a afla, solicitaţi de la KAESER o analiză a consumului de aer comprimat (ADA). Veţi găsi mai multe informaţii în capitolele 11 ÷ 13 din broşura noastră "Analiză şi consiliere".
Informaţii şi instrumente suplimentare pentru corecta planificare a sistemului Dvs. de aer comprimat le puteţi accesa online la:
www.kaeser.com> Servicii> Analiză şi consiliere
Cât de mult vă costă aerul comprimat?
... s
au tr
imite
ţi un
fax
la
021
224
56 0
2
vă rog trimiteţi-mi, gratis şi fără nicio obligaţie, o broşură "Analiză şi consiliere".
sunt interesat în efectuarea unei analize. Vă rog să mă contactaţi.
Da,Da,
KAESER KOMPRESSOREN SRL Bdul.IonMihalache179011181Bucureşti–1,România
by KAESERNume:
Firmă:
Adresă:
Localitate & cod
poştal:
Telefon şi fax:
menţi, ventilator, etc. Consumul ideal de putere electrică P poate fi calculat cu următoarea formulă. Un, ln, si cos φn sunt date pe plăcuţa de identificare a motorului.
5. EPACT – noua formulă pentru antrenare cu economie de energieEforturile din SUA de a reduce consumul de energie al motoarelor asincrone trifa-zate au avut ca rezultat Documentul cu privire la Politica Energetică (EPACT) devenit lege în 1997. Din 1998 KAESER vinde în Europa doar compresoare cu şurub conforme cu acest standard strict. Motoarele "EPACT" asigură câteva avantaje importante:
a) Temperaturi de funcţionare mai scăzutePierderile interne de putere cauzate de generarea de căldură şi de fre-cări pot fi între 20 % la motoarele mici şi 4-5 % la motoarele mai mari de 160 kW. În cazul motoarelor EPACT, această pierdere de căldură este mult mai mică – în timp ce creşterea tem-peraturii de lucru în cazul unui motor convenţional la încărcare nominală este de aproximativ 80 K cu o rezervă de temperatură de 20 K (considerând clasa de izolaţie F). Creşterea tempe-raturii la un motor EPACT este de doar 65 K cu o rezervă de temperatură de 40 K în aceleaşi condiţii.
b) Durată de viaţă mai lungăTemperaturi de lucru mai scăzute înseamnă o solicitare termică mai mică a motorului, a rulmenţilor motorului şi
a bornelor. Rezultatul este o durată de viaţă semnificativ mai lungă.
c) 6 % mai mult aer comprimat cu un consum mai mic de energieO pierdere mai mică de căldură duce este în măsură să obţină o creştere
1. Debit de aerDebitul de aer al unui compresor (cunoscut şi ca debit de aer raportat la condiţiile de aspiraţie sau FAD – "free air delivery") este volumul expandat de aer pe care acesta îl împinge în reţeaua de aer într-un interval de timp dat. Metoda corectă pentru măsurarea acestui volum este dată în standardele: ISO 1217, anexa C şi DIN 1945, partea 1, apendice F (anterior CAGI-Pneurop PN 2 CPTC 2). Pentru a măsura debitul de aer se procedează astfel: întâi se măsoară temperatura, presiunea atmosferică şi umiditatea la aspiraţia compresorului. Apoi, se măsoară pre-siunea maximă de lucru, temperatura
Cuaerulcomprimatesteacelaşilucrucaşicumultealteaspectedin viaţă: o cauză mică poateaveaunefectmajor–atâtînsenspozitivcâtşi însensnegativ.Laopriviremaiatentă,lucrurilesuntadeseadiferitedeceeacepăreau
iniţial.Încondiţiinefavorabileaerulcomprimatpoateficostisitor,darîn condiţii bune este incredibilde economic. Sfaturile noastredupătoateprobabilităţilevoroferirezultatepetermenlungmaibunedecâtcelealeunuiconsultantdeinvestiţii. În acest prim capitolvă vom explica termenii utilizaţiîn tehnica aerului comprimat şilucrurile pe care ar trebui să leaveţi în vedere în legătură cuaceştia.
1. Ce este
aerul comprimat?electrice şi a factorului de putere cos ϕ fără a supraîncărca motorul. Puterea nominală este indicată pe plăcuţa de identificare a motorului.
Notă: Dacă puterea la arborele moto-rului se abate prea mult de la puterea nominală a motorului, compresorul va funcţiona ineficient şi/sau va fi supus unui grad mai mare de uzură.
3. Putere specificăPuterea specifică a unui compresor este raportul dintre puterea electrică consu-mată şi debitul de aer livrat la o presiune de lucru dată. Puterea electrică consu-mată este suma puterilor consumate de toţi consumatorii dintr-un compresor, de exemplu, motor de antrenare, ventilator, pompă de ulei, încălzire suplimentară, etc. Dacă este nevoie de puterea spe-cifică pentru o evaluare economică, trebuie să se ţină seama de compresor în ansamblu şi de presiunea maximă de lucru. Puterea totală consumată la presiune maximă este apoi împărţită la debitul de aer la presiune maximă.
4. Consum de putere electrică Consumul de putere electrică repre-zintă puterea absorbită de motorul de antrenare de la reţeaua de alimentare, la o încărcare dată a arborelui (putere la arbore motor). Consumul de putere depăşeşte puterea la arborele motor cu valoarea pierderilor din motor – atât electrice cât şi mecanice – de la rul-
şi volumul de aer comprimat la refu-larea compresorului. În final volumul V2 măsurat la refularea compresorului este raportat la condiţiile de aspiraţie folo-
sind următoarea ecuaţie (vezi mai jos). Rezultatul este debitul de aer (FAD) al compresorului în ansamblu. Acesta nu trebuie confundat cu debitul blocului de compresie.
Notă: DIN 1945 şi ISO 1217 se referă doar la debitul blocului de compresie. Acelaşi lucru este valabil şi pentru norma anterioară CAGI-Pneurop PN 2 CPTC 1.
2. Putere la arbore motorPuterea la arborele motor este puterea mecanică pe care motorul o furnizează la arbore. Puterea nominală a moto-rului este puterea la arborele motor obţinută prin utilizarea optimă a puterii
Putere nominală motor
de până la 6 % a debitului de aer com-primat şi o îmbunătăţire de 5 % în ceea ce priveşte puterea specifică. Aceasta înseamnă un randament îmbunătăţit, durată de funcţionare a compresorului mai mică şi un consum mai mic de putere electrică pe metrul cub de aer comprimat produs.
V2 x P2 x T1
T2 x P1
V1 =
P = Un x ln x √3 x cos ϕn
Randamentul motorului ţine seama de pierderile interne
Debit de aer Puterea electrică consumată
Consum de energie
4 5
1. Ce este aerul comprimat "fără ulei"?În conformitate cu ISO 8573-1, aerul comprimat poate fi descris ca fiind fără ulei dacă conţinutul de ulei (inclusiv uleiul în stare de vapori) este mai mic de 0,01 mg/m³. Aceasta reprezin-tă aproximativ patru sutimi din uleiul conţinut în aerul atmosferic. Această cantitate este atât de mică încât de-abia poate fi măsurată. Dar ce se poate spune despre calitatea aerului aspirat de compresor? Aceasta depinde, fireşte, în mare măsură de condiţiile de ambient. Chiar şi în zonele cu un grad normal de contaminare hidrocarburile din aer cau-zate de emisiile din industrie şi tra-fic se pot situa între 4 şi 14 mg/m³. În zonele industriale, unde uleiul este folosit ca mediu de ungere, răcire şi prelucrare, conţinutul de ulei mineral din aer poate fi mult mai mare de
c) Uscarea aerului comprimatÎnainte ca aerul comprimat să fie furni-zat utilizatorului trebuie să fie suficient de uscat pentru a fi potrivit cu aplicaţia respectivă. În majoritatea cazurilor se foloseşte uscarea prin refrigerare deoa-rece este cea mai eficientă metodă (vezi "De ce avem nevoie de aer com-primat uscat?", pagina 8).
3. Alegerea celui mai potrivit sistem de comprimareAlegerea unui compresor fără ulei pen-tru o anumită aplicaţie sau a unui com-presor răcit cu ulei pentru altă aplicaţie nu trebuie să depindă doar de calitatea aerului comprimat produs de compre-sor ci şi de costul total al producerii şi tratării aerului pentru a obţine calitatea dorită. Factorii care trebuie luaţi în considerare includ energia consumată, costurile de întreţinere şi service, care pot reprezenta până la 90 % din costul total al producerii aerului comprimat. Partea leului, de 75 până la 85 % o reprezintă costul cu energia. În gama de presiuni de la 500 mbar până la aproximativ 3 bar, sistemele fără ulei cum ar fi suflantele rotative [până la 2 bar] sunt foarte eficiente din punct de vedere energetic. Prin contrast, com-presoarele cu şurub răcite cu ulei sunt net superioare celor aşa-numite "fără ulei" din punct de vedere al eficienţei energetice în domeniul de presiune de la 4 la 16 bar. La presiuni de peste 5 bar, compresoarele "fără ulei" trebuie să fie construite cu două trepte de com-presie pentru a putea obţine un raport rezonabil între consumul de energie şi debitul de aer livrat. Numărul mare de
10 mg/m³. De-asemenea sunt prezente şi alte impurităţi precum dioxidul de sulf, funinginea, metalul şi praful.
2. De ce se tratează aerul?Orice compresor, indiferent de model, aspiră aerul contaminat, concentrează impurităţile prin compresie şi, dacă nu se iau măsuri pentru a le îndepărta, le eliberează în reţeaua de aer com-primat.
a) Calitatea aerului în cazulcompresoarelor "fără ulei"Aceasta se aplică în special la compre-soarele cu aşa-numita compresie "fără ulei". Datorită poluării sus-menţiona-te, este imposibilă producerea aerului comprimat fără ulei cu un compresor echipat doar cu un filtru de praf de trei microni. În afară de aceste filtre de praf, aşa-numitele compresoare fără ulei nu au alte componente de tratare a aerului.
b) Calitatea aerului produs de compresoare răcite cu uleiPrin contrast, în cazul compresoare-lor cu şurub răcite cu ulei, materiile agresive sunt neutralizate şi particulele solide parţial eliminate de fluidul (ulei) de răcire. În ciuda gradului înalt de puritate al aerului comprimat produs, tot nu se poate obţine aer comprimat fără conţinut de ulei folosind acest tip de compresoare fără o formă de tratare a aerului. Nici compresoarele fără ulei şi nici cele răcite cu fluid/ulei nu pot furniza fără tratare un aer cla-sificat ca fără ulei în conformitate cu ISO 8573-1.
răcitoare necesare, turaţiile ridicate, difi-cultăţile de comandă şi control, răcirea cu apă şi costurile mari de achiziţie pun sub semnul întrebării utilizarea compre-soarelor fără ulei în domeniul acesta de presiuni. Un dezavantaj suplimentar este acela că aerul comprimat pro-dus de compresoarele "fără ulei" este agresiv datorită condensului care se formează şi a componenţilor sulfului aspiraţi din aerul atmosferic; valoarea pH-ului este între 3 şi 6.
4. Tratarea aerului cu sistemul KAESER Pure AirCompresoarele cu şurub moderne răci-te cu fluid/ulei sunt cu 10 % mai efici-
ente decât cele "fără ulei". Sistemul Pure Air, dezvoltat de KAESER pentru compresoarele cu şurub răcite cu ulei, asigură importante economii de până la 30 %. Conţinutul de ulei rezidual din aerul comprimat obţinut cu acest sistem este mai mic de 0,003 mg/m³ şi deci cu mult sub limitele stabilite de standardul ISO. Sistemul conţine toate componentele necesare pentru obţine-rea calităţii necesare a aerului. În func-ţie de aplicaţie, se folosesc uscătoare cu refrigerare sau cu adsorbţie (vezi "De ce avem nevoie de aer comprimat uscat?", pagina 8) împreună cu diverse combinaţii de filtre. Calitatea aerului începând de la aer uscat continuând cu
aer fără conţinut de particule şi fără ulei şi până la aer steril se obţine în mod fiabil şi la costuri reduse în conformi-tate cu clasele de calitate stabilite prin standardul ISO.
5. Diagrama tratării aeruluiO diagramă a tratării aerului, ca cea de mai sus, este acum inclusă în toate bro-şurile pentru compresoarele cu şurub KAESER. Astfel se poate stabili imediat combinaţia corectă de echipamente de tratare a aerului pentru orice aplicaţie.
Specialiştiidezbatdeanidezilesubiectulprivindceamaieficientămetodă de tratare a aeruluicomprimat. Tema principală oconstituie întrebarea: care estesistemul de compresoare careoferă cea mai eficientă metodăde producereaaeruluicomprimat
fărăulei?Lăsândlaoparteceeace pretinde fiecare producător,nu există îndoială că cea maibunăcalitate,deaercomprimatfărăulei,poatefiobţinutăatâtcusistemedecompresieuscatăcâtşicucompresoarerăcitecufluid.Ideal deci, singurul factor caretrebuieluatînconsiderareatuncicândsealegeunsistemdeaeresteeficienţa.
2. Tratarea eficientă a aerului comprimat
Industrialapteluişiaberii
Alegeţiclasanecesarădetratamentconformdomeniuluiaplicaţiei:
Industriaalimentarăşialimentedelux
Aerpentrutransportfoartecurat,industriachimică
Tratamentul aerului folosind uscător cu refrigerare (punct de rouă sub presiune + 3 °C)
Pentrureţelecefuncţioneazălatemperaturinegative:Tratamentulaeruluicomprimatcuuscătorcuadsorbţie(punctderouăsubpresiunepânăla-70°C)
Industriafarmaceutică
Maşinideţesut,laboratoarefoto
Vopsirecupistolpulverizator,acoperirecupulberi
Ambalaje,aerdecomandăşiaerinstrumental
Aerindustrialdeuzgeneral,sablăridecalitate
Sablarecualice
Sablaregrosierăcualice
Aerdetransportpentrusistemeledetratareaapelorreziduale
Aerfărăcerinţedecalitate
Legendă:THNF = Filtru sac CurăţăaerulaspiratfoartecontaminatşicuprafZK = Separator centrifugal SeparăcondensulacumulatED=ECO-DrainPurjordecondenscusenzorelectronicdenivelFB = PrefiltruFC = Prefiltru FD = Filtru de particule (fărâmiţare)FE = Microfiltru SeparăaerosoliideuleişiparticulelesolideFE = Microfiltru SeparăaerosoliideuleişiparticulelesolideFG = Filtru cu carbon activ PentruadsorbţiavaporilordeuleiFFG=Combinaţiemicrofiltruşifiltrucarbon activ UR=UscătorcurefrigerarePentruuscareaaeruluicomprimat,punctderouăsubpresiunepânăla+3°CUA=UscătorcuadsorbţiePentruuscareaaeruluicomprimat,punctderouăsubpresiunepânăla-70°CACT = Adsorbant cu carbon activ PentruadsorbţiavaporilordeuleiFST = Filtru steril PentruaercomprimatsterilAquamat = Sistem de tratare a condensuluiAMCS=Sistemdeumplereareţelei
FST1
1
4
4
4
4
4
4
4
4
1
2
1
1
2
72
73
93
98
1
1
1
1
1
1
2
3
3
4
4
5
ACT FF
FF
FE
FC
FB
PentrucompresoarecuşurubKAESER
Alteechipamente
FFG
FEFD
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
UR ED Compresor
Aquamat
THNF
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
FST
KA
ES
ER
Tehnologiaaeruluipurşiacamereicurate 14
Tehnologiaaeruluipurşiacamereicurate 14
Exemple:SelecţiaclaselordetratamentconformISO8573-11)
AMCS
AMCS
AMCS
AMCS
AMCS
AMCS
*
*
*
*
*Microfiltrele FE pot fi instalateopţionalpemodeleledeuscătoarecu refrigerare de la seria TG la TI.
Grad de filtrare:
1) Conform ISO 8573 -1:1991 (Specifi caţia pentru conţinutul de particule nu este măsurată conform ISO 8573-1:2001, deoarece limitele defi nite pentru Clasa 1 sunt aplicabile 'Camerelor Curate').2) Conform ISO 8573 -1: 2001
Particulesolide1) Umiditate2) Conţinuttotaldeulei2)
Dimensiunemax.
particulă
µm
Concentraţiemax.departicule
mg/m³
Punctderouăsubpresiune(x=cantitateadeapăînstarelichidăîng/m³) mg/m³
0 n.b.ConsultaţiKaesercuprivirelatehnologiaaeruluipurşiacamereicurate
1 0,1 0,1 ≤-70 ≤0,012 1 1 ≤-40 ≤0,13 5 5 ≤-20 ≤14 15 8 ≤+3 ≤55 40 10 ≤+7 –6 – – ≤+10 –7 – – x≤0,5 –8 – – 0,5<x≤5 –9 – – 5<x≤10 –
ClasaISO8573-1
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
+ Solide + Apă/Condens + Ulei + Bacterii
Impurităţi:
La cerere
La cerere
Industriafarmaceutică,industrialapteluişiaberii
Producţiademicrocipuri,optică,industriaalimentarăşiproducţiaalimentarădelux
Vopsitorii
Laboratoarefoto
Aerdeproces,industriafarmaceutică
Tehnologiaaeruluipurşiacamereicurate
Aeruscatînmodspecialpentrutransport,vopsiri,regulatoarefinedepresiune
11FST
Aquamat
Tehnologiaaeruluipurşiacamereicurate 11-3
FiltruRecipientdeaer UA FE ZK
21-32 AMCS
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
12 AMCS1-3
1-3
KA
ES
ERKA
ES
ER
KA
ES
ER La
cerere
FST11 1-3 K
AE
SE
RK
AE
SE
R
FD11
KA
ES
ER
KA
ES
ER
FG1-3 AMCS
11-3 KA
ES
ER La
cerere
UA FE EDCompresor THNF
KA
ES
ER
KA
ES
ER
KA
ES
ER
FD ACT11 FE
KA
ES
ER
KA
ES
ERAMCS1-3
KA
ES
ER
Instalaţiepentruconsumfoartefluctuant
FiltruRecipientdeaer UR ZK
KA
ES
ER
KA
ES
ERKA
ES
ER
Instalaţiepentruconsumfoartefluctuant
KA
ES
ER
Solide Apă Ulei Bacterii
Solide Apă Ulei Bacterii
KA
ES
ER
La cerere
La cerere
La cerere
La cerere
1
––––
6 7
sorului. La această temperatură, un metru cub de aer poate reţine doar 30 g de apă. Rezultă un exces de aprox. 70 g/min de apă care condensează şi apoi este separată. Aceasta înseamnă că în timpul unui schimb de lucru de opt ore se acumulează aproximativ 35 litri de condens. Încă 6 litri de condens se separă la fiecare schimb dacă după compresor se utilizează un uscător cu refrigerare. Iniţial, în aceste uscătoare aerul este răcit până la +3 °C şi apoi este reîncălzit la temperatura ambiantă. Aceasta conduce la un deficit de satu-rare cu vapori de aprox. 20 % şi deci un aer comprimat uscat, de calitate mai bună.
2. Cauzele umidităţiiAerul ambiant conţine întotdeauna o cantitate mai mică sau mai mare de apă. Cantitatea de umezeală din aer depinde de temperatura aerului. De exemplu, aerul saturat 100 % cu vapori de apă conţine la temperatura de +25 °C aproape 23 g de apă pe metru cub.
3. Formarea condensuluiCondensul se formează dacă se reduc în acelaşi timp volumul de aer şi tem-peratura acestuia. Astfel, se reduce capacitatea aerului de a absorbi apa. Exact acelaşi lucru se întâmplă în blocul de compresie şi în răcitorul final ale unui compresor.
4. Termeni importanţi – o scurtă explicaţiea) Umiditatea absolută a aerului
1. Un exemplu practicDacă un compresor cu şurub răcit cu ulei aspiră 10 m³ de aer pe minut la pre-siune atmosferică, la 20 °C şi umiditate relativă de 60 %, acest aer conţine apro-ximativ 100 g de vapori de apă. Dacă acest aer este comprimat la o presiune absolută de 10 bar cu un raport de com-presie de 1:10, atunci se obţine ceea ce se cheamă 1 metru cub de lucru. În orice caz, la o temperatură de 80 °C după comprimare, aerul poate reţine până la 290 g de apă pe metru cub. Cum sunt disponibile doar aprox. 100 g, aerul este foarte uscat cu o umiditate relativă de circa 35 %, astfel încât nu se poate forma condens. Temperatura aerului este apoi scăzută de la 80 la aprox. 30 °C în răcitorul final al compre-
Umiditatea absolută a aerului este con-ţinutul de apă din aer, în g/m³.
b) Umiditatea relativă (Hrel.)Umiditatea relativă este raportul dintre umiditatea absolută actuală şi umiditatea absolută maxim posibilă (100 % Hrel.). Aceasta variază în funcţie de temperatură; aerul cald poate reţine o cantitate mai mare de vapori de apă decât cel rece.
c) Punct de rouă atmosfericPunctul de rouă atmosferic este tem-peratura la care aerul atinge gradul de saturaţie de 100 % umiditate relativă (Hrel.) la presiune atmosferică (condiţii ambiante).
Câteva exemple:
Punctderouăîn°C Conţinutmax.deapăîng/m³
+40 50,7
+30 30,1
+20 17,1
+10 9,4
0 4,9
-10 2,2
-20 0,9
-25 0,5
d) Punct de rouă sub presiune Punctul de rouă sub presiune (PDP) este temperatura la care aerul comprimat îşi atinge punctul de saturare cu umidi-tate (100 % Hrel.) în condiţii de presiune absolută. Aceasta înseamnă, în cazul de mai sus, că aerul supus unei pre-
siuni de 10 bar (a) cu un punct de rouă sub presiune de +3 °C are o umiditate absolută de 6 g pe metrul cub de lucru. Pentru mai multă claritate – dacă metrul cub sus-menţionat este expandat de la 10 bar (a) la presiunea atmosferică atunci volumul său se măreşte de 10 ori. Conţinutul de vapori de apă de 6 g rămâne neschimbat, dar acum se distribuie la un volum de 10 ori mai mare. Aceasta înseamnă că fiecare metru cub de aer liber poate conţine acum numai 0,6 g de vapori de apă, ceea ce corespunde unui punct de rouă atmosferic de – 24 °C.
5. Uscarea eficientă şi ecologică a aerului comprimata) Uscător cu refrigerare sau cu adsorbţie?Noua legislaţie a mediului referitoare la agenţii frigorifici nu poate schimba faptul că uscătoarele cu adsorbţie nu constituie o alternativă la uscătoarele cu refrigerare, nici din punct de vedere economic şi nici ecologic. Uscătoa-rele cu refrigerare consumă doar 3 % din energia necesară compresorului pentru a produce aerul comprimat; în schimb, uscătoarele cu adsorbţie con-sumă 10 până la 25 % sau mai mult. Din acest motiv, uscătoarele cu refri-gerare ar trebui utilizate ori de câte ori este posibil. Utilizarea unui uscător cu adsorbţie este oportună numai dacă este necesar un aer extrem de uscat cu un punct de rouă sub presiune de –20, – 40 sau –70°C.
b) Ce agent frigorific se utilizează?CFC-urile (cloroflorocarburi) precum
R 12 şi R 22 nu mai sunt permise în sis-temele de refrigerare. Tabelul de mai jos arată influenţa agenţilor frigorifici asupra mediului. Până în anul 2000 majoritatea pro-ducătorilor utilizau R 22, un CFC parţial halogenat. În comparaţie cu R 12 acesta avea un potenţial de degradare a ozonului de numai 5 %, iar potenţialul încălzirii globale de 12 % era mult mai mic. Astăzi, totuşi, se preferă utilizarea HFC-ului R 134a (hidrofluorocarbon) ca agent frigorific recomandat de autorităţi ca alternativă la R 12 şi R 22 datorită potenţialului său de 0 % degra-dare a stratului de ozon. Avantajul lui R 134a constă în faptul că echipamen-tele mai vechi care foloseau R 12 pot fi adaptate cu uşurinţă şi cheltuieli minime la noul agent frigorific.
Astăzi sunt disponibili şi alţi agenţi fri-gorifici cu potenţial zero de degradare a stratului de ozon precum R 404A şi R 407C. Aceştia sunt agenţii numiţi "amestecuri", combinaţii de diferiţi agenţi frigorifici, care suferă fiecare de "alunecări" de temperaturi diferite, adică deviaţii de la temperatura la care se eva-poră şi condensează componentele lor şi de asemenea au un potenţial mai mare de încălzire globală în comparaţie cu R 134a (vezi tabelul de mai jos). Din acest motiv, R 407C este luat în con-siderare numai în cazul unor aplicaţii speciale. Pe de altă parte, datorită unei alunecări mai mici de temperatură, R 404A prezintă interes doar în cazul unor debite mari de aer de 24 m³/min şi peste.
Aer ambiant: 10 m³/min la 20°Ccu102,9g/minapă,grad
desaturaţie60%
Raportul de compresie 1 : 10
1 m3/min,la80°Ccu102,9g/minapă,
graddesaturaţie35%
Răcire:1m³la+3°C cu102,9g/minapă,graddesaturaţie1728%,condensformat96,95g/min,
46536 g/8h = aprox. 47 litri
Agentfrigorific Formulachimică PotenţialdedegradareozonODP
[R12=100%]
PotenţialdeîncălzireglobalăGWP [R12=100%]
Alunecareadetemperatură Variaţiatemperaturiideevaporareşicondensare
[K]
HCFCR22 CHClF2 5 % 12 % 0
HFCR134A CH2F-CF3 0 % 8 % 0
AmestecuriR404A R143a/125/134a 0 % 26 % 0,7
R407C R32/125/134a 0 % 11 % 7,4
Cândaerulatmosfericesterăcitdupă comprimare, aşa cum seîntâmplă într-un compresor,vaporiideapăsetransformăîncondens. În condiţii obişnuite,un compresor de 30 kW cuun debit de aer de 5m3/min la
7,5 bar "produce" aproximativ 20litrideapăpeschimb.Acestcondens trebuie îndepărtat dinsistemul de aer pentru a evitadeteriorările şi problemele cepotapărea la liniadeproducţie.Astfel,uscareaaeruluicomprimatreprezintă o parte importantă aprocesuluidetratareaaerului.Înacest capitol veţi găsi informaţiiutile cu privire la uscareaeconomică şi nedăunătoaremediului a aerului comprimat.
3. De ce avem nevoie de
aer comprimat
8 9
1. Purjarea condensuluiCondensul, contaminat cu diverşi poluanţi, se colectează în anumite puncte ale oricărui sistem de aer (vezi figura de sus). De aceea este esenţială purjarea fiabilă a condensului, altfel calitatea aerului, fiabilitatea şi eficienţa sistemului de aer comprimat pot fi serios afectate.
a) Colectarea condensului şi locurile de purjareIniţial, colectarea şi evacuarea conden-sului se face cu elemente mecanice ale sistemului de aer. Astfel, se colectează 70 până la 80 % din cantitatea totală de condens – în condiţia în care compre-soarele au o răcire finală eficientă.
temului de aer comprimat, cu condiţia ca intrarea să se facă în partea inferi-oară iar ieşirea în partea superioară. În plus, recipientul de aer răceşte aerul datorită faptului că suprafaţa sa mare acţionează ca un răcitor, îmbunătăţind
şi mai mult separarea condensului.
Capcane de condens:Pentru a evita cur-gerea necontrolată a condensului, traseul de aer ar trebui proiectat astfel încât toate intrările şi ieşi-rile să se facă deasupra sau în lateral. Acest lucru se aplică la toate zonele 'umede' ale sistemului. Punc-tele de colectare
Separator centrifugal:Este un separator mecanic care separă condensul din aer cu ajutorul forţei cen-trifuge (vezi figura din dreapta jos). Pentru a asigura eficienţa maximă, fie-care compresor ar trebui să fie echipat cu propriul său separator centrifugal.
Răcitoare intermediare:La compresoarele cu două trepte şi răcitor intermediar, condensul se colectează şi în sepa-ratorul răcitorului intermediar.
Recipiente de aer: Pe lângă funcţia principală de sto-care sau tampon, recipientul de aer separă gravitaţional condensul din aer. Dacă are dimensiunea necesară (debitul compresorului FAD în m³/min împărţit la 3 dimensiunea recipientului în m³), recipientul de aer este la fel de eficient ca un separator centri-fugal. Totuşi, faţă de separatorul centrifugal, recipientul de aer poate fi utilizat pe conducta principală a sis-
a condensului îndreptate în jos, aşa-numitele capcane de condens, permit îndepărtarea condensului de pe traseul de aer.Dimensionată corect şi cu o viteză de curgere a aerului de 2 până la 3 m/s o capcană de condens plasată în sistemul de aer separă condensul la fel de eficient ca şi un vas tampon (Figura 1).
b) Uscătoare de aer Cum deja s-a menţionat, există şi alte puncte de colectare şi purjare precum cele din uscătoarele de aer.
Uscătoare cu refrigerare: Mai departe condensul este separat în uscătoarele cu refrigerare datorită efec-tului de uscare al răcirii aerului.
Uscătoare cu adsorbţie:Datorită efectului considerabil de răcire al aerului pe traseu, condensul poate fi colectat la prefiltrul de la intrarea în uscătorul cu adsorbţie. În uscătorul cu adsorbţie propriu-zis, apa există numai în stare de vapori datorită condiţiilor de presiune parţială care predomină în uscător.
c) Separatoare locale:Dacă nu există sisteme centrale de uscare, la separatoarele locale mon-
tate imediat înainte de consumatori se colectează mari cantităţi de condens. Totuşi, aceste sisteme necesită lucrări intensive de întreţinere.
2. Sisteme de purjare utilizate în mod obişnuitÎn prezent se utilizează în principal trei sisteme:
a) Purjorul cu flotor (Figura 2)Purjorul cu flotor reprezintă unul dintre
cele mai vechi sisteme de purjare şi a înlocuit complet purjarea manuală ine-ficientă şi neviabilă. Cu toate acestea, chiar şi purjarea condensului folosind principiului flotor s-a dovedit extrem de expusă la erori de funcţionare datorită impurităţilor din aerul comprimat.
b) ElectroventileElectroventilele cu comandă în timp sunt mai fiabile decât purjoarele cu flotor dar trebuie verificate cu regularitate pentru a nu se înfunda şi contamina. Perioa-dele de deschidere incorect ajustate pot cauza pierderi de aer şi consum mai mare de energie.
c) Purjoare de condens cu senzor electronic de nivel (ECO-DRAIN, Figura 3)La ora actuală, sunt predominant utili-zate purjoarele cu control inteligent al nivelului. Acestea au avantajul că flo-
torul, care este foarte expus defectelor, este înlocuit de un senzor electronic. Aceasta elimină defectele cauzate de murdărie sau uzură mecanică asociate purjoarelor cu flotor. Mai mult, pierderile de aer (care apar în cazul purjoarelor cu flotor) sunt eliminate datorită controlului automat al perioadelor de deschidere ale ventilului. Alte beneficii constau în automonitorizare şi posibilitatea de a transmite semnale unui sistem central de comandă şi control.
d) Instalare corectăÎntre sistemul de separare a conden-sului şi purjorul de condens ar trebui montată o conductă scurtă echipată cu un robinet de izolare (Figura 3). Aceasta permite izolarea purjorului în timpul operaţiunilor de întreţinere iar sis-temul de aer comprimat poate rămâne în funcţiune.
Figura 1: Capcană de condens cu purjor Figura 2: Purjor de condens Figura 3: ECO DRAIN cu robinet cu bilă
Condensul este un produssecundar inevitabil al produceriiaerului comprimat. Am discutatdeja despre cum se formeazăîncapitolul "Deceavemnevoiede aer comprimat uscat?"(pag . 8). Am explicat cum, în
condiţiiobişnuite,uncompresorde 30 kW cu un debit de 5 m³/min produce 20 litri decondens pe schimb. Acestlichid trebuie îndepărtat dinsistemuldeaerpentruapreveniproblemele de funcţionare,oprireaaccidentalăaproducţieişicoroziunea.Înacestcapitolvomexplicamodulîncarecondensulpoatefievacuatînmodcorectşicum înacelaşi timpsepot faceimportanteeconomiidebani.
4. Condensul: Evacuarecorectă
10 11
1. De ce să tratăm condensul?Utilizatorii care înlătură condensul pur şi simplu aruncându-l în reţeaua de canalizare riscă amenzi serioase. Aceasta deoarece condensul care se acumulează în timpul generării aerului comprimat este un amestec foarte dău-nător. Pe lângă particule solide, acesta conţine cantităţi din ce în ce mai mari de hidrocarburi, dioxid de sulf, cupru, plumb, fier şi alte substanţe datorate creşterii gradului de poluare a mediului. În Germania, înlăturarea condensului este reglementată de Documentul privind gospodărirea apelor. Acest docu-ment prevede că apa poluată trebuie tratată în conformitate cu "reglemen-tările tehnologice general aprobate". Aceasta se referă la toate tipurile de condens – inclusiv condensul de la compresoarele "fără ulei".Există limite legale pentru toţi agenţii poluanţi şi pentru valorile pH-ului. Acestea variază în funcţie de ţară şi ramură tehnologică. Limita maximă admisă pentru hidrocarburi, de exemplu, este de 20 mg/l, iar limita pH-ului pentru condensul aruncat variază între 6 şi 9.
tip de condens este posibilă doar cu echipamente separatoare de emulsie.
c) Condensul de la compresoarelefără ulei Datorită creşterii gradului de poluare atmosferică, condensul din compresoa-rele fără ulei conţine totuşi o proporţie considerabilă de componente uleioase. Un astfel de condens are adesea un conţinut ridicat de dioxid de sulf, metale grele şi/sau alte particule solide. Acest condens este în general nociv, cu o
valoare a pH-ului între 3 şi 6. Condensul de acest tip nu poate fi înlăturat ca apă reziduală, deşi se pretinde adesea acest lucru.
2. Compoziţia condensuluia) Dispersie
Condensul poate avea diferite com-poziţii. În general, dispersia apare la compresoarele cu şurub răcite cu ulei care funcţionează cu fluide de răcire sintetice cum este de exemplu "Sigma Fluid Plus" de la Kaeser. Acest condens are în mod normal o valoare a pH-ului între 6 şi 9, putând fi considerat neutru. În cazul acestui condens, agenţii polu-anţi aspiraţi din atmosferă sunt reţinuţi de stratul de ulei ce se formează cu uşurinţă la suprafaţa apei.
b) EmulsieUn semn de emulsie vizibil î l consti tuie un fluid lăptos care nu se separă nici după câteva zile (vezi 1 în figura din dreapta). Această com-poziţie apare adesea în cazul compresoarelor cu piston, cu şurub şi cu palete culisante care funcţionează cu uleiuri convenţionale. Agenţii poluanţi dintr-o astfel de compoziţie sunt de ase-menea captaţi de ulei. Datorită amestecului gros, stabil, uleiul, apa şi agenţii poluanţi precum praf şi metale grele nu pot fi separate prin acţiunea gravitaţiei. Dacă aceste uleiuri conţin compuşi de ester, atunci condensul poate fi agresiv şi trebuie neutralizat. Tratarea acestui
3. Îndepărtarea specializată a con-densului
Desigur, este posibilă colectarea con-densului şi tratarea acestuia de către o firmă specializată. Totuşi aceste costuri se ridică la 40 ÷ 150 €/m³. Ţinând cont de cantitatea de condens acumulată, tratarea locală a acestuia constituie o metodă mai economică. Aceasta are avantajul că rămâne de îndepărtat numai 0,25 % din volumul original în conformitate cu reglementările referi-toare la protecţia mediului.
4. Procesul de tratarea) DispersiiPentru tratarea acestui tip de con-dens se foloseşte un separator cu trei camere, două camere de separare iniţială şi o cameră cu filtru de carbon activ. Separarea propriu-zisă este rea-lizată de forţa gravitaţională. Stratul de ulei care pluteşte la suprafaţa fluidului din camera de separare este colectat într-un recipient şi înlăturat ca ulei rezi-dual. Apa rămasă este apoi filtrată în două etape şi poate fi evacuată ca apă reziduală. Prin acest proces se econo-
misesc până la 95 % din costul tratării condensului de către o firmă speciali-zată. Acest tip de separatoare poate fi furnizat pentru compresoare cu debite de până la 160 m³/min. Dacă este necesar, pot fi conectate în paralel mai multe separatoare.
b) EmulsiiÎn general, pentru tratarea emulsi-ilor stabile sunt folosite două tipuri de separatoare:Sistemele de separare cu membrană acţionează pe principiul ultra-filtrării, uti-lizând aşa-numita curgere încrucişată. În timpul acestui proces, condensul prefiltrat curge de-a lungul membranei. O parte din condens penetrează mem-brana, şi părăseşte separatorul sub formă de apă curată ce poate fi eva-cuată ca apă reziduală. Al doilea tip de separator utilizează un agent de separare sub formă de pudră. Acesta încapsulează mai multe particule de ulei, formând particule mai mari şi mai uşor de filtrat. Acestea sunt reţinute cu uşurinţă în filtre cu o anumită dimen-siune a porilor. Apa rezultată poate fi evacuată ca apă reziduală.
c) Condensul de la compresoarele fără ulei Condensul din compresoarele fără ulei trebuie tratat cu ajutorul unui proces chimic de separare. Acesta include-
neutralizarea pH-ului prin adăugarea unui agent alcalin şi legarea şi concen-trarea compuşilor de metale grele într-o turtă de filtrare care trebuie îndepărtată ca deşeu periculos. Acest proces este de departe cel mai complex. Trebuie obţinute aprobări speciale pentru a îndepărta deşeurile, care să acopere nu numai componentele uleioase din con-dens, dar şi agenţii poluanţi concentraţi extraşi din aerul din mediu. Aceştia din urmă pot contamina într-o mare măsură condensul.
Separatoarele gravitaţionale precum acest Aquamat tratează condensul tip dispersie în mod fiabil şi economic
Toate compresoarele aspiră vapori de apă şi agenţi poluanţi odată cu aerul atmosferic. Condensul rezultat trebuie curăţat de ulei şi alţi agenţi contaminanţi (figura de sus, 2) înainte de a putea fi evacuat ca apă curată (3)
Separatoarele cu membrană sunt utilizate în general pentru emulsii stabile de condens
1 2 3
Prin producerea aeruluicomprimat rezultă cantităţiconsiderabile de condens (vezicapitolele 3 şi 4). Termenulde 'condens' este derutantdeoarece se poate înţelegegreşitcăacestasereferănumai
la vapori de apă condensaţi. Aveţi grijă! Fiecare compresorfuncţionează ca un aspiratorsupradimensionat; aspiră polu-anţiidinmediulînconjurătorşiîitransmiteîntr-oformăconcentratăcondensuluidinaerulcomprimatnetratat.
5. Condensul: Trataresigurăşieconomică
12 13
1. Control interna) Comandă mers în sarcină/ gol Majoritatea compresoarelor au motoare de antrenare trifazice asincrone. Frecvenţa de pornire permisă a acestor motoare este cu atât mai joasă cu cât este mai mare puterea de antrenare. Aceasta nu corespunde frecvenţei de pornire necesare pentru a cupla şi decupla compresorul cu diferenţe mici care să satisfacă cererea momentană de aer comprimat. Aceste cicluri doar
a) Consumul de bazăConsumul de bază este debitul de aer necesar în mod constant pentru o uni-tate de producţie.
b) Consumul de vârfPrin contrast, consumul de vârf este debitul de aer cerut în momentele de consum maxim. Acesta este variabil datorită variaţiei cererii de la diverşii consumatori. Pentru a răspunde cât mai bine diver-selor cerinţe de consum, fiecare compresor trebuie să fie controlat indi-vidual printr-un controler intern. Aceste controlere trebuie să poată susţine funcţionarea compresorului şi, deci, alimentarea cu aer comprimat în cazul apariţiei unei defecţiuni a controlerului central.
3. Controlere centraleControlerele centrale coordonează operarea compresoarelor în cadrul sis-temului de aer comprimat şi pornesc sau opresc compresoarele în funcţie de cererea de aer comprimat.
a) Repartizarea consumuluiAceasta presupune împărţirea compre-soarelor cu mărimi şi tipuri de comandă şi control identice sau diferite în funcţie de consumurile de aer comprimat de bază şi de vârf ale unei unităţi de producţie.
b) Funcţiile controlerului central Coordonarea funcţionării unei staţii de compresoare este o sarcină difi-cilă şi complexă. Controlerele centrale
descarcă zonele presurizate din com-presor. Motorul de antrenare, pe de altă parte, trebuie să continue să funcţioneze o anumită perioadă pentru a evita depăşirea numărului permis de porniri. Puterea necesară pentru a antrena motorul în timpul acestei peri-oade de mers în gol trebuie privită ca o pierdere. Consumul de energie al unui compresor la mers în gol reprezintă încă 20 % din energia necesară funcţionării în sarcină.
b) Antrenare cu frecvenţă variabilăEficienţa compresoarelor cu turaţie vari-abilă prin convertizor de frecvenţă nu este constantă în toată gama de reglaj. În limitele cuprinse între 30 şi 100 % aceasta se reduce de la 94 până la 86 % în cazul unui motor de 90 kW, de exemplu. Pe lângă aceasta se adaugă pierderile convertizorului de frecvenţă şi caracteristica de putere neliniară a compresoarelor.
În cazul în care compresoarele cu turaţie variabilă sunt utilizate incorect, acestea se pot transforma în mari consumatoare de energie fără ştirea utilizatorului. Aceasta înseamnă că antrenarea cu frecvenţă variabilă nu constituie un remediu universal în ceea ce priveşte funcţionarea eficientă şi economică.
2. Clasificarea consumului de aerÎn general, ţinând cont de funcţia lor, compresoarele pot fi clasificate în unităţi ce preiau încărcarea de bază, încărcarea medie şi încărcarea de vârf sau ca unităţi de rezervă.
moderne nu trebuie numai să poată porni compresoare de diferite mărci şi dimensiuni în acelaşi timp. Trebuie de asemenea să poată monitoriza sistemul pentru întreţinere, echilibrând orele de funcţionare ale maşinilor şi înregistrând defecţiunile pentru a micşora costurile legate de service şi pentru a creşte fiabilitatea.
c) Gradarea corectăO condiţie importantă a unui controler central eficient, adică în stare să eco-nomisească energie, este gradarea perfectă a compresoarelor. Suma debitelor de aer comprimat a compre-soarelor de vârf trebuie, deci, să fie mai mare decât debitul compresorului de bază ce urmează a fi cuplat. Dacă se utilizează un compresor cu convertizor de frecvenţă, gama de reglaj a acestuia trebuie să fie mai mare decât debitul compresorului de bază ce urmează a fi cuplat, altfel nu poate fi garantată efici-enţa furnizării aerului comprimat.
d) Siguranţa transferului de dateO altă cerinţă importantă necesară func-ţionării perfecte şi eficienţei controlerului central de comandă este siguranţa tran-sferului de date. Trebuie să se asigure transferabilitatea mesajelor între toate compresoarele şi între compresoare şi controlerul central. În plus, căile de comunicaţie trebuie monitorizate pentru
ca defectele de tipul pierderii continu-ităţii la un cablu de conexiune să fie imediat recunoscute.
Metode de transfer obişnuite:1. Contacte fără potenţial2. Semnale analogice de 4 – 20 mA 3. Interfeţe de comunicaţie, ex.: RS 232, RS 485 sau Profibus DP
Cea mai modernă metodă de transfer este Profibus. Acest sistem poate transmite volume mari de date pe dis-
tanţe mari într-un timp foarte scurt (figura de jos). Aceasta înseamnă că nu este obligatorie amplasarea contro-lerelor centrale în centrala propriu-zisă de aer comprimat.
Profibus oferă o legătură rapidă de date de la sistemul de aer comprimat la controlerul central şi la centrul de comandă şi control
Controlerul intern "KAESER Sigma Control" oferă patru tipuri diferite de control
Control DualComandăSarcină–Gol–Oprit
Control proporţionalPresiuneconstantă,controlcontinuualdebituluicu controlerproporţional
Control QuadroComandăSarcină–Gol–Opritcuselectareaautomatăaregimuluioptim
SFC (motor cu turaţie variabilă)Convertizordefrecvenţă–controlcontinuualdebitului prinvariaţiaturaţieimotorului
SMSpetelefonulmobil
Vânzări/Service
Modem
Modem
Tratareaaerului
Compresoare
ProfibusDP
Ethernet
FiltrucuEcoDrain
SIGMA AIR MANAGER
Centru de Service
Centrudecomandă"Sigma Air Control"
Presiune
Presiune Presiune
Presiune
Timp
Timp
Timp
Timp
Sarcină
GolOprit
%dinputereanominalăamotorului
Sarcină
GolOprit
%dinputereanominalăamotorului
Sarcină
GolOprit
%dinputereanominalăamotorului
Sarcină
GolOprit
%dinputereanominalăamotorului
Înciudatuturorbeneficiilor,aerulcomprimat constituie un mediuenergeticrelativscump.Aceastaînseamnă că ar trebui făcuteeconomii ori de câte ori esteposibil.Încadrulmultoraplicaţii,una din principalele cauze care
determină creşterea costuriloreste nepotrivirea debitului deaeralcompresoruluicucerereafluctuantă de aer comprimat.Adesea, factorul de încărcareal compresorului estedenumai50%. Mulţi utilizatori nici nusunt conştienţi de acest lucrudeoarece compresoarele lor auun indicator care arată numaioreledefuncţionare,nuşioreledemersînsarcină.Niştesistemede comandă bine adaptate potajutaprincreştereafactoruluideîncărcare până la peste 90%,obţinândeconomiideenergiedepânăla20%şichiarmaimult.
6. Controlul eficient al compresorului
14 15
1. Control în cascadăControlul în cascadă este metoda clasică de control al unui grup de com-presoare. Astfel fiecare compresor este scos sau adăugat în funcţie de presiu-nile de comutare în vederea adaptării la consumul din sistem. Dacă trebuie coordonate mai multe compresoare,
a) Control în cascadă folosind pre-sostatul tradiţionalDacă se utilizează presostate sau mano-metre cu contact pentru controlul în cascadă, în general diferenţa minimă dintre presiunea de cuplare şi cea de decuplare ar trebui fixată la 0,5 bar pentru fiecare compresor în parte, în timp ce valo-rile de comutare ar trebui decalate cu cel puţin 0,3 bar. Numărul maxim de compre-soare care ar trebui comandate în acest mod este de patru, ceea ce în general determină o variaţie totală a presiunii de
1,4 bar.
b) Control în cascadă folosind achiziţia elec-tronică a presiuniiUtilizarea traductoarelor electronice de pre-siune reduce presiunea diferenţială a compre-soarelor individuale la 0,2 bar şi permite de-asemenea redu-cerea decalajului dintre valorile de comutare.
Aceasta poate reduce variaţia totală de presiune a grupului la 0,7 bar. Aşa cum a fost menţionat, controlul în cascadă nu ar trebui folosit la mai mult de patru compresoare. Altfel există pericolul ca pierderile de energie şi de aer să fie extrem de ridicate datorită variaţiei mari a presiunii.
2. Control în bandă de presiuneFără îndoială, cea mai modernă şi efi-cientă metodă de coordonare a mai multor compresoare este controlul în
prin această strategie rezultă un sistem de control în cascadă, sau trepte. Când cererea de aer comprimat este scăzută, funcţionează un singur compresor iar presiunea creşte şi fluctuează în inter-valul superior între presiunea minimă (pmin) şi presiunea maximă (pmax) a acestui compresor. Când cererea de aer comprimat creşte, presiunea scade şi sunt pornite alte compresoare pentru a o satisface (Figura 1). Aceasta are ca rezultat o variaţie totală de presiune relativ mare cu valori maxime cu mult
peste presiunea nominală de lucru, mărind importanţa pierderilor de aer prin neetanşeităţi şi a pierderilor de energie corespunzătoare; pe de altă parte, în cazul în care consumul este mare, presiunea scade mult sub valoarea pre-siunii nominale de lucru şi rezerva de presiune din sistem este redusă.
bandă de presiune. Funcţionarea unui număr oricât de mare de compresoare poate fi coordonată astfel încât să păstreze presiunea din sistem într-o singură aşa-numită bandă de presiune (Figura 1). Cu toate acestea, utilizarea unui comutator asistat de un micropro-cesor sau, şi mai bine, un calculator industrial cu rol de controler reprezintă o condiţie vitală. Există mai multe metode de control în bandă de presiune, precum cele explicate mai jos.
a) Controlul vectorialÎn cazul controlului vectorial, viteza de creştere sau scădere a presiunii siste-mului, între valorile minime şi maxime stabilite, este interpretată ca diferenţa dintre debitul de aer comprimat furnizat şi consum. Pe baza calculării consu-
mului anterior, controlerul selectează apoi cele mai potrivite compresoare (Figura 2). În anumite condiţii, aceasta poate duce la oscilaţii ale presiunii sis-temului în cazul în care consumul de aer comprimat este fluctuant, ceea ce determină necesitatea corectării acestor variaţii de presiune prin amortizarea lor. Un punct vital în acest caz îl reprezintă alegerea compresoarelor. În general, în cazul acestei metode de control vari-aţiile de presiune nu pot fi reduse sub 0,5 bar deoarece valorile de referinţă le reprezintă presiunea minimă şi cea maximă setată.
b) Control în bandă de presiune cu recunoaşterea tendinţei (de vari-aţie)Controlul în bandă de presiune cu recunoaşterea tendinţei este mult mai eficient decât controlul vectorial deoa-rece pot fi atinse variaţii ale presiunii de
0,2 bar. Aceasta este cea mai îngustă bandă de presiune cunoscută la ora actuală în tehnologia aerului comprimat. Recunoaşterea tendinţei nu se bazează pe creşterea şi scăderea de presiune pe termen scurt într-o perioadă stabi-lită. În acest caz se urmăreşte profilul consumului din sistem după cuplarea
unui compresor şi apoi se trag concluziile corespunză-toare pentru selecţionarea următorului compresor (Figura 3). Recunoaşterea tendinţei, care funcţionează cu o acurateţe între 0,01 şi 0,03 bar, este actualizată continuu, permiţând con-trolerului să coordoneze compresoarele cu diferenţe de presiune minime între
cuplare şi decuplare, chiar şi în condiţiile unei cereri extrem de fluctuante. Astăzi, este posibil din punct de vedere tehnic să se comande 16 compresoare în acelaşi timp într-o bandă de presiune de numai 0,2 bar. În cazul consumului extrem de mare, o bandă de presiune de urgenţă poate proteja banda de presiune func-ţională, asigurând o producţie de aer comprimat sigură şi fiabilă. Aceste controlere pot contribui la importante economii de energie în cadrul siste-melor de alimentare cu aer comprimat. O reducere de numai 0,1 bar duce la o economie de 1 % în ceea ce priveşte consumul de energie.
c) Controlul legat de consumul de vârfControlerele bazate pe controlul în bandă de presiune cu recunoaşterea tendinţei grupează compresoarele în funcţie de capacitatea acestora. Aceasta înseamnă nu numai că pot
încărca compresoarele în mod egal în funcţie de orele totale de funcţionare şi orele de mers în sarcină, dar şi că pot selecta compresorul potrivit exact la momentul potrivit (Figura 4). O cerinţă importantă o constituie, totuşi, repartizarea optimă. O repartizare (împărţire) repre-zintă gruparea compresoarelor de aceeaşi
mărime sau de mărimi diferite în funcţie de consumul de bază şi cel de vârf (vezi şi capitolul 6 "Controlul eficient al compre-soarelor"). Cu toate acestea, această metodă de control al compresoarelor, cea mai eficientă în prezent, nece-sită transferul şi prelucrarea unui mare volum de date. Numai calculatoarele indus-triale inteligente cum este
SIGMA AIR MANAGER (SAM) produse de KAESER sunt capabile să prelu-
creze asemenea volume mari de date. Acest tip de calculatoare industriale pot fi uşor interconectate cu sistemele centrale de control şi, pe lângă faptul că sunt controlere foarte eficiente ale sistemului de aer comprimat, pot înde-plini şi funcţia de server web cu pagini HTML programate. Acest lucru permite înregistrarea datelor operaţionale ale compresoarelor fără a fi necesar un software special, precum şi utilizarea eficientă a întregului sistem de aer com-primat, vizualizarea datelor într-un mod inteligibil, evaluarea acestora şi luarea măsurilor corespunzătoare (vezi şi "SIGMA AIR MANAGER", pagina 27).
Figura 4: Utilizarea îmbunătăţită a compresoarelor cu ajutorul coordonării eficiente a acestora şi a repartizării optime a consumului
Figura 1: Compararea fluctuaţiilor şi a reducerilor de presiune folosind controlul în cascadă (comutarea secvenţială a încărcării de bază) şi controlul în bandă de presiune ("SAM" sau "VESIS")
Comparaţie între controlul în cascadă şi ÎN bANDă de presiune
FluctuaţiadepresiunecuSAMsauVESIS(Controlînbandădepresiune)
Fluctuaţiadepresiunecucomutaresecvenţialătradiţionalăaîncărcăriidebază
TimpMarjădesiguranţă
Figura 2: Control vectorial
Vector Presiunea creşteîntimp
Vector Presiunea scade în timp
Vector1 Vector2
Figura 3: Controlul în bandă de presiune cu recunoaşterea tendinţei (deasupra)
Controlînbandădepresiunepentruungrupdecompresoare(SAM/VESIS)
Primul punct de cuplare a unui compresor
Al doilea punct de cuplare a unui compresor
Valoareaprescrisă
Sistemeledeaercomprimatsuntînmodobişnuitcompusedinmaimultecompresoarededimensiunisimilaresaudiferite.Dinmomentce controlul corespunzătoreste esenţial pentru operareaunui sistem eficient, pentru
coordonarea echipamentelorindividuale este nevoie de uncontrolercentral.Această sarcinăera relativ simplă, deoarecedeobicei implica doar rotirea compresoarelor de aceleaşidimensiuni pentru a satisfaceconsumul de bază în aşa felîncât timpul lor de funcţionaresăfieaproximativacelaşi.Astăzicerinţele sunt mai complexedeoareceacumestenecesarsăse adapteze cu grijă furnizareade aer comprimat la cerereavariabilădeaercomprimatpentrua obţine maximum de eficienţăenergetică.Defapt,existădouăsisteme diferite de control alcompresoarelor; controlul încascadăşicontrolulînbandădepresiune.
7. Controlul în bandă de presiune: Coordonareaoptimăacompresoarelorînfuncţiede cererea de aer comprimat
16 17
1. Compresoarele generează în primul rând căldurăGreu de crezut, adevărul este că 100 % din energia electrică utilizată de compre-soare se transformă în căldură. Acţiunea de comprimare a aerului încarcă aerul din compresor cu energie potenţială. Această energie este eliberată în momentul utilizării prin expansiunea aerului comprimat însoţită de absorbţia căldurii din mediul înconjurător.
2. Până la 94 % energie utilizabilăCea mai mare parte a energiei recupe-rabile sub formă de căldură, aproximativ 72 %, se găseşte în uleiul de răcire al compresorului, aproximativ 13 % chiar în aerul comprimat şi până la 9 % sunt pierderile prin căldură din motor. Într-un compresor cu şurub complet închis răcit cu fluid/ulei chiar şi pierderile de căldură ale motorului electric pot fi recuperate sub formă de aer cald. Aceasta face ca proporţia totală a energiei disponi-bile sub formă de căldură să ajungă la 94%. Din energia rămasă, 2 % radiază din compresor şi 4 % rămâne în aerul comprimat (vezi diagrama fluxului de căldură de la pagina 19).
3. Modalităţi de recuperare căldurăUtilizatorii care doresc să economi-
manuală sau automată. Clapeta poate fi reglată cu ajutorul unui termostat pentru a menţine temperatura constantă dorită. Metoda de încălzire a încăperilor permite recuperarea a 94 % din energia electrică consumată de un compresor cu şurub. Şi acest lucru este avantajos chiar şi pentru echipamente mici, deoa-rece un compresor de 18,5 kW poate să producă cu uşurinţă suficientă căldură pentru a încălzi o locuinţă obişnuită.
b) Apă caldăApa caldă poate fi recuperată pentru diverse scopuri de la un compresor răcit cu aer sau cu apă prin inter-mediul unui schimbător de căldură (Figura 2) instalat în circuitul uleiului de răcire al blocului de compresie. Se utili-
sească mai mult cu staţia lor de aer comprimat pot alege una dintre următoa-rele metode de recuperare a căldurii:
a) Încălzirea aeruluiCea mai simplă şi directă metodă de recuperare a căldurii generate de un compresor cu şurub răcit cu fluid/ulei constă în utilizarea căldurii din aerul de răcire încălzit rezultat de la compresor. Acest aer încălzit este direcţionat cu ajutorul unei tubulaturi pentru a fi folosit la încălzirea încăperilor în depozite şi ateliere (Figura 1). Aerul cald poate fi de-asemenea utilizat şi în alte aplicaţii precum uscarea, perdelele de căldură şi preîncălzirea aerului. Când aerul încălzit nu este necesar, este eliberat în exterior printr-o clapetă sau jaluzea
zează schimbătoare de căldură cu plăci, standard sau autoprotejate, în funcţie de scopul în care este folosită apa: pentru încălzire, spălătorie sau duşuri, pro-ducţie sau curăţare industrială umedă. Cu ajutorul acestor schimbătoare de căldură pot fi atinse temperaturi ale apei de maximum 70 °C. Experienţa arată că pentru compresoare cu capacitate de la 18,5 kW în sus, costurile adiţionale pentru aceste sisteme de recuperare a căldurii se amortizează în doi ani.
Desigur, cu condiţia unei dimensionări corecte.
4. Considerente în ceea ce priveşte fiabilitateaÎn mod normal, sistemele de răcire pri-mare ale compresoarelor nu ar trebui niciodată utilizate atât pentru răcire cât şi pentru sistemul de recuperare a căl-durii. Aceasta deoarece, dacă sistemul de recuperare a căldurii s-ar defecta, răcirea compresorului, şi deci producţia
de aer comprimat, ar fi în pericol. Cea mai sigură metodă este de a monta în compresor un schimbător de căldură suplimentar, destinat numai recuperării de căldură. Astfel, în eventualitatea unei defecţiuni sau dacă apa caldă nu este necesară, compresorul poate uti-liza sistemul de răcire primar cu aer sau apă şi astfel poate continua să funcţio-neze. Producţia de aer comprimat este asigurată.
5. Concluzie Recuperarea căldurii rezultată în urma compresiei în scopul utilizării ei consti-tuie un mod inteligent de a îmbunătăţi costurile producţiei de aer comprimat şi de a proteja în acelaşi timp mediul înconjurător. Efortul necesar în acest scop este relativ mic. Investiţia se recu-perează repede în funcţie de condiţiile locale, scopul în care se recuperează căldura şi metoda de recuperare aleasă.
Figura 2: Sistem de recuperare căldură cu schimbător de căldură în plăci pentru încălzirea apei la 70 °C
Figura 1: Sistem de recuperare căldură cu tubulatură şi clapetă comandată pentru a direcţiona fluxul de aer cald de la compresor
Vara:aerevacuat
Iarna: aer cald
Circulaţieapăindustrială
Schimbătordecăldurăînplăci
Circulaţiauleiuluiderăcireîncompresor
Ca urmare a creşterii continuea preţurilor la energia electrică,utilizarea eficientă a energieinu este importantă doar pentrumediu,ciesteşiototmaimarenecesitate economică. Produ-cătorii de compresoare pot să
furnizezediversesoluţiiînacestsens, precum de ex. sistemelederecuperareacălduriiprodusedecompresoarelecuşurub.
8. Economie de energie prinrecuperaredecăldură
Diagrama fluxului de căldură
Energie calorică
recuperabilă94% Căldurărămasăîn
aerul comprimat4%
Răcitoru
lei72 %
Mot
or 9
%
Răcireaaeruluicom
primat13 %
Aer a
mbi
ant 2
%
Puterea electrică totală consumată 100 %
18 19
1. Producţia economică de aer comprimatCând se ţine cont de costul energiei, al mediului de răcire, al întreţinerii şi al amortizării utilajelor, costul fiecărui metru cub de aer comprimat produs, este, în funcţie de dimensiunea com-presorului, utilizare, stare de funcţionare şi model, între 0,5 şi 2,5 cenţi (Euro). Multe unităţi de producţie pun mare preţ pe producţia de aer comprimat cu ade-vărat economică. Acesta este şi motivul pentru care compresoarele cu şurub răcite cu ulei au devenit aşa de popu-lare: pot economisi până la 20 % din costurile producţiei de aer comprimat faţă de alte tipuri de compresoare.
2. Influenţa tratării aeruluiasupra reţelei de aer comprimatOricum, în practică se acordă foarte puţină importanţă tratării aerului com-primat. Acest lucru este regretabil, deoarece, numai aerul tratat corect poate reduce costurile de întreţinere ale sculelor şi echipamentelor pneumatice, ale conductelor, etc.
a) Uscătoarele cu refrigerare reduc costurile de întreţinere
a) Dimensionarea corectă a reţeleiÎntotdeauna este nevoie de un calcul pentru a dimensiona corect reţeaua de aer comprimat. Acest calcul se bazează pe regula unei căderi de pre-siune între compresor şi consumatori (inclusiv sistemul de tratare normal, de ex. uscare prin refrigerare) de maxim 1 bar.
Căderile de presiune specifice pot fi considerate după cum urmează (Figura din dreapta):
Reţeaua principală 0,03 bar Conductele de distribuţie 0,03 bar Conductele de conexiune 0,04 bar Uscător cu refrigerare 0,20 bar Filtru/regulator/lubrificator şi furtunuri 0,50 bar
Un uscător cu refrigerare oferă o calitate a aerului comprimat suficientă pentru a satisface 80 % din aplicaţii. Adesea, uscătoarele cu refrigerare economisesc căderile de presiune cauzate de filtrele din reţeaua de aer şi consumă numai aprox. 3 % din energia pe care ar utiliza-o altfel compresorul pentru a compensa aceste căderi de presiune. În plus, economiile de cost în ceea ce priveşte întreţinerea şi reparaţiile consumatorilor de aer comprimat şi a reţelelor de conducte pot fi cu uşurinţă de zece ori mai mari decât costul uscării prin refrigerare.
b) Combinaţii cu economie de spaţiuCombinaţiile cu economie de spaţiu for-mate din compresor cu şurub, uscător cu refrigerare şi recipient (Figura din dreapta), sau combinaţiile alcătuite din compresor cu şurub şi uscător sunt dis-ponibile pentru aplicaţii mici sau locale.
3. Proiectarea şi instalarea unei reţele de aer comprimatLa proiectarea unei noi staţii de aer comprimat trebuie să se stabilească dacă alimentarea cu aer comprimat se va face la nivel local sau centralizat. Un sistem centralizat este de obicei suficient pentru unităţile de producţie mici şi mijlocii, deoarece nu gene-rează problemele întâlnite într-o reţea de aer comprimat mare, cum ar fi costurile de instalare ridicate, pericolul îngheţului con-ductelor exterioare neizolate şi pierderile mari de presiune dato-rate traseelor lungi de conducte.
Această listă arată importanţa calcu-lului căderilor de presiune din secţiunile individuale. De-asemenea ar trebui să se ţină seama de fitingurile turnate şi robinetele de izolare. De aceea nu este suficient ca în cadrul formulei sau al tabelului să se ia în considerare numai lungimea totală a conductelor, ci trebuie determinată lungimea tehnic echiva-lentă a conductelor. Oricum, în primele etape ale proiectării nu se poate stabili cu acurateţe numărul exact de fitinguri şi robinete. De aceea, lungimea echi-valentă a conductelor se estimează înmulţind lungimea totală în linie dreaptă cu un factor de 1,6. Diametrul conductelor poate fi determinat uşor cu
ajutorul nomogramelor de calcul (vezi figura din dreapta jos).
b) Trasee de conducte avantajoase energetic Pentru a economisi energie, traseul conductelor ar trebui să fie cât mai drept şi cât mai direct posibil. De exemplu, se pot evita coturile atunci când se mon-tează conductele în jurul unui obstacol, repoziţionând traseul în linie dreaptă pe lângă obstacol. Unghiurile drepte, la 90° C produc căderi mari de presiune şi ar trebui înlocuite cu coturi cu rază mare. În loc de robinetele de apă obiş-nuite ar trebui utilizate robinete cu bilă sau fluture cu trecere nerestricţionată. În zonele de aer umed, de ex. doar în
camera compresoarelor în cazul sis-temelor de aer comprimat moderne, conexiunile la şi de la conducta princi-pală ar trebui să se facă de sus sau cel puţin din lateral. Conducta principală ar trebui să coboare cu 2 la 1000. Cel mai de jos punct al acestei conducte ar trebui prevăzut cu posibilitatea montării unui purjor de condens. În zonele de aer uscat, conducta poate fi orizontală cu linii secundare conectate direct în jos.
c) Ce material să utilizăm pentru conducte?Nu se pot face recomandări specifice cu privire la proprietăţile materialelor.
Numai preţul nu poate influenţa foarte mult alegerea, deoarece conductele din oţel zincat, cupru sau plastic costă aproximativ la fel dacă se consideră şi costurile de instalare. Conductele din inox sunt cam cu 20 % mai scumpe. Oricum, metodele de prelucrare mai efi-ciente au determinat scăderea preţurilor în ultimii ani.Majoritatea producătorilor oferă tabele în care sunt prezentate condiţiile optime pentru fiecare material. Este bine să se studieze aceste tabele înainte de a lua o decizie, să se ia în considerare încărcările viitoare ale reţelei de aer comprimat şi apoi să se stabilească specificaţia pentru reţea. Numai aşa se poate obţine o reţea de aer comprimat cu adevărat bună.
d) Important – îmbinarea corectăConductele trebuie să fie îmbinate fie prin sudare, cu adeziv sau filetate şi lipite cu adeziv. Este foarte important ca îmbinarea să se facă corect, pentru a se asigura că aceasta este stabilă din punct de vedere mecanic şi nu există pierderi de aer, chiar dacă va fi dificil de demontat.
12
3
4
5
1
2
3
4
5
m³/h m³/min
Lungimeconductă(m) Necesarul de aer Diametru nominal Căderedepresiune
Presiunea din sistem (bar)
Aerulcomprimat,camediuener-getic,esteextremdeflexibildarnutocmaiieftin.Folosireaaces-tuia este rentabilă doar dacăechipamentelepentruproducţie,tratament şi distribuţie suntperfect armonizate între ele.
Acest lucru implică atât proiec-tarea corectă a sistemului câtşi dimensionarea şi instalareacorectăa reţeleidedistribuţieasistemului.
9. Evitarea pierderilor de energie (1): Proiectareaşiinstalareauneireţeledeaer
20 21
Total max. 0,80 bar
1. Cerinţa de bază: aer comprimat uscat La planificarea unei reţele noi, se pot evita greşelile care ar putea genera pro-bleme în viitor. Modernizare unei reţele de aer comprimat existente implică dificultăţi şi nu are sens dacă aerul ce alimentează reţeaua de distribuţie este umed. Înainte de a începe o astfel de modernizare, asiguraţi-vă că aerul este uscat la sursă.
2. Ce se întâmplă în cazul în care există o cădere excesivă de pre-siune în reţea?Dacă căderea de presiune din reţea este mare, chiar şi după instalarea unui sistem de tratare satisfăcător, atunci cauza o constituie probabil depunerile din conducte. Murdăria din aerul com-primat se depune pe pereţii conductelor, reducând diametrul efectiv şi îngustând calea de trecere a aerului comprimat.
a) Înlocuire sau suflareDacă depunerile sunt foarte aderente s-ar putea să trebuiască înlocuite sec-ţiuni din conducta afectată. Oricum, este posibilă suflarea conductelor dacă dia-metrul interior este doar uşor îngustat de
pierderilorUn prim obiectiv al oricăror lucrări de recondiţionare trebuie să îl constituie eliminarea, pe cât posibil, a pierderilor de aer din reţea.
a) Determinarea totalului pierderilor dintr-o reţea de aerÎnainte de a căuta pierderile individuale, trebuie stabilit volumul total al pierderilor din reţea. Acest lucru este relativ simplu de realizat, cu ajutorul unui compresor – toţi consumatorii de aer comprimat sunt conectaţi dar opriţi şi se măsoară timpii de funcţionare în sarcină ai com-presorului într-un interval de timp dat (Figura 3).Rezultatele sunt apoi utilizate pentru
depuneri, urmată de o uscare completă înainte de a le repune în funcţiune.
b) Instalarea de conducte suplimentareO bună metodă de a mări diametrul efectiv al unei reţele de aer este de a conecta o a doua conductă în paralel. De-asemenea poate fi instalată o a doua reţea inel dacă diametrul ţevilor din reţeaua inel existentă este prea mic (Figura 1). Dacă este corect dimensio-nată, o conductă suplimentară sau un inel dublu nu numai că elimină problema căderii de presiune, dar în acelaşi timp măreşte fiabilitatea reţelei de distribuţie în general. Altă posibilitate de a îmbu-nătăţi curgerea aerului într-o reţea inel constă în utilizarea conductelor încruci-şate, aşa cum se arată în Figura 2.
3. Identificarea şi eliminarea
a stabili pierderile cu următoarea formulă:Legendă:VL = Pierderi (m³/min)VC = Debit compresor (m³/min)∑x = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 Timpul în care compresorul a mers în sarcină (min)T = Timpul total (min)
b) Măsurarea pierderilorla consumatorii de aerPrima dată, se efectuează măsură-toarea (Figura 4) pentru a stabili totalul pierderilor din reţea. Apoi se închid robinetele de izolare montate înainte de fiecare consumator şi se efectuează iar măsurătoarea pentru a stabili pierderile din reţeaua de distribuţie (Figura 5). Diferenţa dintre totalul pierderilor şi pierderile din reţea reprezintă pierderile la consumatori şi racordurile acestora.
4. Unde apar majoritatea pierderilor?Experienţa arată că 70 % din pierderile dintr-o reţea de aer comprimat apar pe ultimii metri ai reţelei, adică la punctul de utilizare sau în apropierea acestuia. Aceste pierderi pot fi de obicei uşor depistate cu ajutorul soluţiilor de săpun sau a spray-urilor speciale. Reţeaua principală poate prezenta pierderi însemnate numai dacă vechile etanşări cu câlţi din reţeaua alimentată iniţial cu aer umed, au fost uscate prin alimen-tarea ulterioară cu aer uscat. Pierderile din reţea sunt detectate cel mai bine cu ajutorul aparatelor cu ultrasunete.
În momentul în care s-a localizat şi eliminat ultima pierdere, iar diametrul efectiv al conductelor este suficient pentru debitul cerut, vechea reţea rede-vine un sistem eficient de distribuţie al aerului comprimat.
Figura 1: Modernizarea unei reţele de aer comprimat prin adăugarea unei reţele inel suplimentare
Figura 2: Mărirea capacităţii reţelei prin adăugarea unor conducte încrucişate
Figura 3: Stabilirea totalului pierderilor prin măsurarea timpilor de mers în sarcină ai compresorului cu toţi consumatorii opriţi
Figura 5
Figura 4 : Măsurarea pier-derilor la consumatori
Pre
siun
e de
lucr
u
Timp T
t1 t2 t3 t4 t5
ÎnfiecareansepierdmiideEurodatorităsistemelordedistribuţieîmbătrânite sau prost întreţi-nute care permit ca energia săse piardă în loc să fie utilizată. Rezolvarea acestor deficienţenecesită o gândire atentă şi
implicămultămuncă.Prezentămîncontinuarecâtevasfaturiutilecuprivirelarecondiţionareauneireţeledeaercomprimat.
10. Evitarea pierderilor de energie (2): Optimizareauneireţeledeaerexistente VC x ∑ tx
TVL =
22 23
Figura 3: Pentru măsurarea
consumului de aer şi a presiunii minime şi
maxime a unui sistem de aer comprimat existent se folosesc diferite metode şi echipamente de măsură. Pe baza acestor informaţii, se poate optimiza
sistemul de aer comprimat.Aerul comprimat este utilizat în mai multe aplicaţii decât poate cineva să-şi imagineze. Dar, cerinţa comună pentru utilizarea eficientă a aerului comprimat este producţia fiabilă şi tratarea aerului comprimat propriu-zis. Sistemul de aer trebuie să poată furniza aer în canti-tatea şi la calitatea specificată şi la un preţ corect.
1. Consultanţa influenţează economiaUn sistem de aer comprimat este efi-cient din punct de vedere al costurilor numai dacă este potrivit pentru apli-caţia pe care trebuie să o deservească, pentru amplasarea şi condiţiile specifice de funcţionare. Cu alte cuvinte: com-presoarele, echipamentul de tratare şi reţeaua de conducte trebuie corect alese, dimensionate şi supuse unor mij-loace de comandă eficiente. Mai mult, trebuie asigurată o ventilaţie adecvată şi
în ceea ce priveşte reducerea costurilor care ţin mai curând de consumul de energie şi întreţinere decât de preţul de achiziţie propriu-zis.
2. Analiza necesarului de aerPunctul de plecare pentru fiecare
analiză KESS constă într-o investigaţie amănunţită
a cererilor de aer c o m p r i m a t
o modalitate de a trata condensul acu-mulat şi, dacă este posibil, trebuie să existe o metodă de recuperare a căldurii generate de compresoare. Instrumentul KESS (KAESER ENERGy SAVING SySTEM – Sistemul KAESER de economisire a energiei) ţine seama
de toate aceste aspecte incluzând analiza necesarului de aer, pla-nificarea (Figura 1), realizarea practică, instruirea ulterioară şi serviciul deosebit. Factorii deci-sivi precum calitatea consultanţei şi selecţia tehnologiei corecte au cel mai mare potenţial
Proiectarea sistemului de aer comprimat
Compresoare
Presiunea minimă de lucru la consumatori
Căderea de presiune din reţeaua de distribuţie
Cădere de presiune – Filtru cu carbon activ
Cădere min. de presiune (iniţial)
Cădere max. de presiune (schimbare)
Cădere de presiune – Microfiltru
Cădere min. de presiune (iniţial)
Cădere max. de presiune (schimbare)
Cădere de presiune – Uscător
Presiunea diferenţială – Compresoare
Presiune maximă – Compresoare
Figura 4: Datele achiziţionate cu ADA pot fi reprezentate grafic pentru a arăta puterea specifică necesară unui sistem de aer comprimat vechi (graficul de sus) şi nou (graficul de jos).
Figura 1: Facilităţile unui sistem CAD 3D modern permit proiectarea sistemului de aer comprimat în cele mai mici detalii şi dispunerea acestuia în funcţie de necesităţile utilizatorului
Figura 2: Un chestionar special este utilizat ca ghid de planificare pentru utilizatorii potenţiali. Acesta poate fi descărcat în format pdf direct de pe site-ul KAESER www.kaeser.ro, (Servicii > Analiză şi consiliere > Reducerea costurilor punct cu punct – Chestionar).
prezente şi posibil viitoare ale utilizato-rului. Acest proces asistat de calculator, elaborat de Kaeser şi denumit ADA (Air Demand Analysis – analiza necesarului de aer), trebuie să ţină seama de condi-ţiile specifice aplicaţiei:
a) Proiectarea unui nou sistem de alimentare cu aerSe prezintă clientului un chestionar complet care oferă informaţii necesare proiectării noului sistem (Figura 2).
Un consultant KAESER poate apoi interpreta acest ghid în vederea stabilirii echipamentelor necesare pentru a face faţă în cel mai eficient mod consumului de aer comprimat. Întrebările acoperă toate aspectele legate de un sistem de aer comprimat economic şi ecologic.
b) Extindere şi modernizare Faţă de noile pro-iecte, extinderea sau modernizarea unei instalaţii exis-tente oferă de obicei o bază de plecare
suficientă pentru proiectare, care să corespundă cerinţelor.
KAESER asigură instrumente de măsură şi echipamente pentru achiziţia datelor cu care se poate stabili precis necesarul de aer în locuri şi la momente diferite. Este foarte important să se determine maximul şi minimul, precum şi valorile medii (Figura 3).
c) Testarea eficienţeiunui sistem de aer existentSe recomandă să se verifice din când în când eficienţa sistemului de aer comprimat cu ajutorul unei analize asistate de calculator care stabileşte dacă încărcarea compresoarelor este (încă) corectă, dacă sistemele de con-trol sunt (încă) corect programate şi dacă proporţia pierderilor de aer este
Instalaţiile moderne de aercomprimat sunt în general sis-teme complexe. Acestea potfi exploatate în cele mai buneşi economice condiţii numaiatuncicândseţinecontdeacestlucru în toate etapele inclu-
zând planificarea, extinderea şimodernizarea lor. KAESER a dezvoltatunserviciucomplet însprijinulacestorprocese.Acestaîmbinăelementeclasicecumarfi componentele staţiei de aercomprimat, consultarea clien-tuluişirecomandărilecuajutorulposibilităţilormoderneoferitedetehnologiainformaţieiaplicatăîntehnicaaeruluicomprimat.
11. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (1): Analiza necesarului de aer (ADA)
încă acceptabilă. ADA ar trebui utilizată şi dacă compresoarele trebuie înlocuite cu unele noi. Astfel se vor evita even-tualele erori în ceea ce priveşte alegerea mărimii compresoa-relor care pot determina cicluri de funcţionare ineficiente şi se va putea alege un sistem central de comandă adecvat (Figura 4).
d) Schimbări în condi-ţiile de funcţionareCând condiţiile în care
funcţionează un sistem de aer comprimat se schimbă,
merită să fie consultat un specialist. Deseori modificări
simple ale metodelor de tratare a aerului sau stabilirea presiunii
potrivite pot fi efectuate pentru a se adapta noilor condiţii, determi-
nând importante economii.
24 25
Sistemul KAESER de economisire a energiei (KESS) include calculul asistat al optimizării sistemului. Aceasta uşu-rează alegerea celui mai potrivit sistem de furnizare a aerului comprimat pentru aplicaţia specifică a utilizatorului dintre mai multe alternative posibile. Un chestionar standard completat cu grijă cu ajutorul unui consultant KAESER constituie baza noului sistem ce ţine cont de toţi factorii, inclusiv consumul general de aer comprimat anticipat şi fluctuaţiile zilnice. Pentru sistemele de aer comprimat existente, calculul se bazează pe caracteristica profilului zilnic stabilit prin analiza cererii de aer comprimat (ADA).
1. Rezultate obţinute cu ajutorul calculatoruluiÎnainte de a se putea optimiza un sistem
2. Combinaţia este cea care conteazăÎn majoritatea cazurilor, alăturarea şi coordonarea unor compresoare de mărimi diferite s-a dovedit a fi alegerea corectă. În general sistemul este alcătuit din combinaţia unor compresoare mari ce preiau consumul de bază cu com-presoare de rezervă şi cu compresoare mai mici ce preiau consumul de vârf. Funcţia controlerului central este de a asigura cel mai mic consum de putere specifică. Pentru aceasta, controlerul trebuie să poată selecta automat cea mai potrivită combinaţie între com-presoarele de bază şi cele de vârf; maxim 16 compresoare care lucrează într-o bandă de presiune de numai 0,2 bar. Sistemele centrale de comandă inteligente, precum "Vesis" şi "SIGMA AIR MANAGER" de la KAESER îndepli-nesc aceste cerinţe şi permit controlul
existent, sunt introduse în programul KESS toate datele tehnice referitoare la acesta şi orice noi alternative posibile. KESS ajută la alegerea versiunii optime dintre alternativele posibile calculând economia de costuri în comparaţie cu celelalte variante. În acelaşi timp se calculează şi con-sumul de putere momentan în raport cu o cerere de aer comprimat stabilită, inclu-zând toate pierderile. De asemenea, se poate obţine o imagine precisă a gra-ficului de putere specifică a sistemului pe întreaga perioadă de funcţionare (Figura 1). Aceasta înseamnă că se pot detecta dinainte şi se pot remedia orice puncte slabe în cazul funcţionării la încărcare parţială. Rezultatul general al analizei este o concluzie clară asupra potenţialului de economie şi amortizare.
avansat al sistemului. Aceste controlere pot fi conectate şi cu alte compresoare şi componente cum ar fi purjoarele de condens, uscătoarele etc. şi permit comunicarea prin schimb de date via sistem bus. De-asemenea, acestea pot
direcţiona datele de funcţionare către o cameră de comandă, printr-o interfaţă.
3. Optimizare structuralăUn sistem de aer comprimat nou sau modernizat ar trebui să utilizeze în
mod optim spaţiul în care este instalat. Sistemele de proiec-tare moderne cum sunt cele utilizate de KAESER oferă un sprijin redutabil în acest sens. În timpul proiectării, acestea utilizează nu numai planurile de amplasare şi diagramele de curgere, ci şi imagini 3-D generate pe calculator şi ani-maţii. Aceasta înseamnă că adesea se pot obţine avantaje din răcirea economică a aerului în ciuda înghesuielii din camera compresoarelor. Răcirea cu aer economiseşte între 30 şi 40 % din costuri faţă de sistemele de răcire cu apă. Un avantaj suplimentar este acela că even-tualele puncte slabe şi surse de defecţiuni pot fi identificate şi eliminate din proiect, permiţând optimizarea structurală a insta-laţiei (Figurile 2 a ÷ c).
4. Optimizare funcţionareşi comandă Pentru a asigura furnizarea eco-nomică a aerului comprimat pe termen lung, trebuie neapărat să existe un raport costuri/beneficii optim şi o transparenţă totală cu un control eficient. Aici
este locul în care calculatorul integrat SIGMA CONTROL de la KAESER îşi intră în drepturi, prin cele cinci moduri de comandă pre-programate şi capaci-tatea sa de achiziţie şi transfer a datelor către o reţea locală. La nivelul central de comandă se utilizează un alt calculator industrial, "SIGMA AIR MANAGER" deja menţionat (Figura 3). Sarcina acestuia, pe lângă controlul corespun-zător şi monitorizarea sistemului de aer comprimat, este de a achiziţiona toate datele relevante şi de a le transmite unei reţele de calculatoare (Ethernet). Acest lucru poate avea loc prin Internet sau prin programul "SIGMA CONTROL CENTRE". Împreună cu sistemul de vizualizare "SIGMA AIR CONTROL", acest program de calculator poate afişa o listă a tuturor compresoarelor împreună cu datele lor cele mai impor-tante. Cu ajutorul acestuia se poate vedea dintr-o privire dacă sistemul funcţionează corect, dacă mesajele de întreţinere sau alarmele sunt activate şi cât de mare este presiunea din sistem. Nivelul de detaliu al informaţiilor poate fi selectat cu uşurinţă după caz. De exemplu, pot fi urmărite evenimente de funcţionare, pot fi afişate grafice ale consumului de energie, ale cererii de aer comprimat şi ale presiunii, şi se pot programa lucrări de întreţinere preventivă. Acest instrument de control modern joacă un rol extrem de impor-tant în asigurarea furnizării neîntrerupte a aerului comprimat în cantitatea şi la calitatea cerute – la costuri minime.
Figura 1: Comparaţie între consumul de putere al unui sistem de aer comprimat existent şi sisteme alternative noi pe parcursul unei perioade de o zi în funcţie de necesarul de aer
Figura 2 a: Plan de amplasare pentru sistemul de aer al unei uzine constructoare de automobile
Figura 2 b: Schema de curgere (diagrama P&I) a aceluiaşi sistem de aer comprimat
Figura 2 c: Imaginea animată 3-D generată pe calculator permite o plimbare virtuală printre componentele instalaţiei şi oferă o imagine a utilajelor din aproape orice unghi
Figura 3: Pe lângă interacţiunea optimă între toate componentele sistemului, noul controler central Sigma Air Manager asigură o disponibilitate semnificativ mai mare şi un control eficient al furnizării de aer comprimat
Înălţimeîncăpere5 m
Traseu condens
Un sac fără fund, sau o sursăde economie? Un sistem de aercomprimat poate fi ori una orialta. Cheia este "Optimizareasistemului".Optimizareasistemuluiar putea economisi 30 % dincheltuielile cu producerea aerului
comprimat dacă ar fi universaladoptat în întreaga Europă.Aproximativ 70 până la 80 %dinaceste economii ar proveni dinreducereaconsumuluideenergie.Mai mult, prognozele indicăcreşterea costurilor energetice şinicidecum ieftinirea lor. Aceastaînseamnăcăestetotmaiimportantca utilizatorii să beneficieze decel mai eficient sistem de aercomprimat.
12. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (2): Stabilireaceleimaieficientesoluţii
26 27
Cheia pentru o analiză şi implicit o optimizare reuşită constă în strânsa colaborare dintre utilizator şi specialistul în domeniul aerului comprimat. Aceasta include punerea la dispoziţia specialis-tului a tuturor informaţiilor necesare.
1. Informaţii de la utilizatora) Planul de amplasareTrebuie să existe un plan de amplasare al instalaţiei pentru orientare generală (Figura 1). Acesta trebuie să deta-lieze reţeaua principală a sistemului de aer, conductele de interconexiune şi punctele de intrare a aerului. Trebuie de asemenea menţionate detalii refe-ritoare la diametrele şi materialele din care sunt alcătuite conductele, punctele principale de utilizare şi orice puncte de utilizare a aerului comprimat cu presiuni şi cu calităţi speciale.
b) Aplicaţii ale aerului comprimatAerul comprimat fiind un mediu foarte flexibil, este esenţial ca utilizatorul să
e) Controlul şi monitorizarea compresoarelorDeoarece economia unui sistem de aer comprimat este semnificativ influenţată atât de caracteristicile compresoarelor individuale cât şi de modul în care inter-acţionează între ele, este important să fie incluse detaliile privind tehnicile de control şi monitorizare folosite.
2. Discuţii între utilizatorşi specialistCând informaţiile de mai sus sunt dis-ponibile, specialistul în aer comprimat trebuie să se familiarizeze cu docu-
specifice detalii exacte pentru aplicaţiile la care îl foloseşte. Aceste informaţii trebuie să indice, de exemplu, dacă aerul comprimat este folosit ca aer de comandă, pentru tratarea suprafeţelor, pentru scule rotative, pentru curăţare sau ca aer de proces, etc.
c) Compresoare instalatePe lângă modelul şi tipul, trebuie men-ţionate, de asemenea, datele tehnice ale compresorului cum ar fi presiunea de lucru, debitul de aer, consumul de energie, tipul de răcire şi utilizarea căl-durii recuperate.
d) Tratarea aeruluiÎn ceea ce priveşte tratarea aerului comprimat, este important să se cunoască dacă acest lucru se face la nivel central sau local şi ce clase de calitate sunt necesare. Evident, trebuie specificate datele tehnice ale componentelor iar o schemă de curgere va oferi privirea de ansamblu necesară (Figura 2).
mentele respective şi apoi să discute orice problemă legată de alimentarea cu aer comprimat. Aceste probleme pot fi: presiunea scăzută sau fluctuantă, slaba calitate a aerului şi utilizarea necorespunzătoare a compresoarelor sau probleme cu răcirea.
3. InspecţiaEtapa cea mai importantă o constituie inspecţia sistemului de aer comprimat. Aceasta trebuie să înceapă întot-deauna din zona cea mai critică, adică acolo unde se aşteaptă cea mai mare cădere de presiune (Figura 3) sau cea mai slabă calitate a aerului. Experienţa arată că acestea sunt adesea punctele finale de utilizare. Se recomandă să se acorde o atenţie deosebită următoa-relor puncte:
a) Furtunuri de conectare, regu-latoare de presiune, purjoare de condensÎn cele mai multe cazuri pierderile de aer din sistem sunt localizate la furtu-nurile de conectare ale consumatorilor. Acestea trebuie verificate cu grijă. Dacă este instalat un regulator de presiune
atunci presiunile (presiunea la intrare şi presiunea la ieşire) trebuie verificate în sarcină (Figura 4). Trebuie verificată funcţionarea şi eliminate eventualele blocaje ale purjoarelor de condens montate înainte de regulatoarele de presiune. Acelaşi lucru se aplică şi în cazul conductelor conectate direct în jos (Figura 5).
b) Robinete de izolareConductele de distribuţie şi fitingurile
acestora ce se ramifică din conducta principală au o influenţă majoră asupra eficienţei sistemului. Robinetele de izo-lare şi componentele similare joacă şi ele un rol important: Acestea trebuie dimensionate adecvat, să fie cu sec-ţiune integrală, tip bilă sau fluture, nu robinete de apă ineficiente sau robinete de colţ.
c) Inelul principalCel mai important punct îl constituie detectarea cauzelor căderilor de pre-siune cum ar fi secţiunile de curgere îngustate.
d) Sisteme de tratare a aeruluiCele mai importante criterii de inspecţie
în acest caz sunt punctul de rouă sub presiune atins (gradul de uscare) şi căderea de pre-siune la fiecare componentă în parte. Pot fi nece-sare controale de calitate suplimen-tare în funcţie de aplicaţie.
e) Sistemul de generare aer comprimatSistemul de aer comprimat propriu-zis poate avea propriile sale deficienţe. Trebuie verificate în special poziţia compresoarelor, ventilaţia, răcirea şi instalaţia de conducte. În plus, trebuie verificate variaţia totală de pre-siune a compresoarelor, dimensiunea vasului tampon şi poziţia punctelor de măsură a presiunii de la care sunt con-trolate compresoarele.
f) Stabilirea punctelor de măsură pentru ADALa terminarea inspecţiei, specialistul şi utilizatorul hotărăsc punctele în care se vor face măsurătorile. Cerinţele minime constau în puncte de măsură înainte şi după sistemul de tratare a aerului comprimat şi la ieşirea din reţeaua principală.
4. Măsurarea presiunii şi a consu-mului de aer (ADA)În timpul măsurării presiunii şi consu-mului de aer comprimat, funcţionarea sistemului de aer comprimat este moni-
torizată pe o perioadă de minimum 10 zile cu ajutorul unui dispozitiv modern pentru achiziţia datelor. Înregistratorul de date colectează datele relevante şi le transferă unui calculator care cre-ează o diagramă a consumului de aer comprimat. Graficul arată căderile de presiune, fluctuaţiile de presiune şi consum, perioadele de mers în gol, perioadele de mers în sarcină şi de oprire a compresoarelor şi relaţia dintre performanţa fiecărui compresor în parte şi consumul respectiv de aer. Pentru a completa imaginea, trebuie aflate şi pierderile de aer. Aceasta se face aşa cum s-a arătat la capitolul 10, pagina 22 şi necesită închiderea selectivă a unor secţiuni ale reţelei pe perioada weekend-ului.
Figura 2: O schemă de curgere (diagramă P&I) desenată de mână pentru sistemul de aer com-primat propus
Figura 3: Căderea de presiune într-un sistem de aer comprimat
Figura 4: Regulator local de presiune consumator de energie, cu separator de condens
Figura 5: Apă în sistem? (Testare)
Apă în sistem?
Testare prin deschiderea robinetului
Curge apă după deschidere?
Compresoare Tratarea aerului
Schema de curgere P&I (schiţă) Staţia 2
Figura 1: Schema amplasării reţelei de aer comprimat într-o secţie de producţie tipică
Planul cu reţeaua de aer comprimat
Cameră compresoare
Cameră compresoare
Aer comprimat:Roşu = Ţeavă de 3" Albastru = Ţeavă de 2" Verde = Ţeavă subterană Maro = Ţeavă de ¾"
Puţine din sistemele de aercomprimat utilizate în prezentau o structură optimizată acosturilor. Pentru toate celelaltese recomandă optimizareasistemului. Cerinţa de bazăpentru optimizarea sistemului
este o analiză detaliată aconsumului de aer (ADA), aşacum s-a arătat deja în capitolul11, pagina 24. În capitolul defaţăvomdescriepascupascumsepoatestabilipracticstareaîncare se află un sistem de aercomprimat.
13. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (3): Analizanecesaruluideaer(ADA)–Stabilireacondiţieiactuale
28 29
Căldura generată de compresoare este o sursă ideală de economie de energie. Cu ajutorul unui sistem adecvat căldura poate fi recuperată în proporţie de până la 94 % din energia consumată şi dacă aceasta este judicios folosită, costu-rile producţiei de aer comprimat sunt semnificativ reduse (vezi capitolul 8, pagina 18). Oricum, chiar dacă căldura este recuperată, compresorul tot are nevoie de un sistem de răcire propriu. Costurile răcirii cu aer pot fi cu peste 30 % mai mici decât cele pentru siste-mele răcite cu apă. De aceea ar trebui să se prefere sistemele răcite cu aer ori de câte ori este posibil.
1. Mediul de lucru al compresoruluia) Curat şi răcoros este cel mai bineUna din cerinţele principale ale reglementărilor pentru prevenirea accidentelor se referă la instalarea compresoarele astfel încât să se asi-gure un acces corespunzător şi o răcire suficientă. Reglementările referitoare la instalarea compresoarelor cer ca tem-peraturile mediului în care funcţionează compresoarele răcite cu aer şi cu ulei nu pot depăşi +40 °C. Reglementă-rile prevăd, de-asemenea, faptul că substanţele periculoase nu pot fi nici-odată eliberate în vecinătatea admisiei compresoarelor. Aceste reglementări reprezintă doar cerinţele minime. Scopul
c) O temperatură potrivită şi constantăTemperatura are o influenţă conside-rabilă asupra fiabilităţii şi a cerinţelor legate de întreţinerea compresoa-relor; aerul aspirat şi aerul de răcire nu trebuie să fie nici prea rece (sub +3 °C) nici prea cald (peste +40 °C)*. Acest lucru trebuie luat în considerare în etapele de planificare şi instalare. De exemplu, pe timpul verii
soarele care bate pe
pereţii sudici sau vestici ai unei clădiri
poate creşte considerabil temperatura din cameră. Chiar şi în cazul unui climat blând, se poate întâmpla ca tempera-tura să crească până la +40 sau chiar +45 °C. Din acest motiv deschiderile pentru aerul aspirat şi pentru aerul de răcire trebuie amplasate pe pereţii umbriţi care nu sunt direct expuşi la soare. Dimensiunea deschiderilor este legată de capacitatea compresoarelor instalate şi de metoda de ventilaţie utilizată.
lor este de a minimaliza riscul acciden-telor cât mai mult posibil. Funcţionarea şi întreţinerea economică a compreso-rului implică, oricum, mult mai mult.
b) Camera compresoruluinu este o magazie din grădinăCamera compresorului nu este un spaţiu de depozitare. Aceasta înseamnă că trebuie să fie în permanenţă curăţată de praf şi alte substanţe contami-nante, nu trebuie să con-
ţină utilaje care nu au nici o legătură cu producţia de aer comprimat iar podeaua nu trebuie să fie friabilă. Ideal ar fi ca podeaua să fie lavabilă. În nici un caz nu este permis ca aerul pe care îl aspiră compresorul să conţină praf sau alte substanţe contaminante din atmosferă fără o filtrare intensivă suplimentară. Dar chiar şi în condiţii obişnuite de func-ţionare, aerul aspirat şi aerul de răcire trebuie curăţat cu ajutorul unor filtre corespunzătoare.
2. Ventilaţia camerei compresorului Ventilaţia adecvată a camerei compre-sorului este esenţială – chiar şi pentru compresoarele răcite cu apă. În oricare din cazuri, căldura radiată de compre-sor de la blocul de compresie şi motorul electric trebuie evacuată din încăpere. Aceasta înseamnă aproximativ 10 % din puterea motorului compresorului.
3. Diferite metode de ventilaţie3.1 Ventilaţia naturală (figura 1)
Aerul de răcire este aspirat în încăpere de către ventilatorul compresorului, aerul se încălzeşte pe măsură ce trece prin compresor şi se ridică, părăsind camera compresorului printr-o deschi-dere plasată în apropierea tavanului. Totuşi, acest tip de ventilaţie (convecţie) se recomandă numai în cazuri excepţio-nale şi pentru compresoare cu putere sub 5,5 kW, deoarece chiar şi soarele sau vântul pot cauza probleme.
3.2 Ventilaţie forţatăAceasta este cea mai des utilizată metodă. Ventilaţia este controlată cu ajutorul unui termostat pentru a evita scăderea temperaturii din staţia de compresoare sub +3 °C iarna. Tem-peraturile joase nu sunt propice pentru funcţionarea compresoarelor, a purjoa-relor de condens şi a echipamentelor de tratare a aerului comprimat. Con-trolul cu ajutorul termostatului este necesar deoarece în cazul ventilaţiei forţate camera compresorului este supusă unui anumit vacuum care preîn-tâmpină întoarcerea aerului fierbinte în cameră. Există două metode de venti-laţie forţată:
3.2.1 Ventilaţia cu ajutorul unui ventilator extractor Se instalează un ventilator comandat prin termostat în deschiderea pentru evacuarea aerului cald din staţia de compresoare (Figura 2). O cerinţă importantă pentru acest tip de venti-laţie este aceea că deschiderea pentru admisia aerului de răcire trebuie să aibă dimensiuni corespunzătoare (vezi figura din dreapta jos); dacă este prea mică, ar putea determina o vidare pronunţată a încăperii ce ar duce la creşterea nivelului zgomotului cauzat de
viteza excesivă a curentului de aer. În plus, ar fi pusă în pericol răcirea sta-ţiei de compresoare. Ventilaţia trebuie proiectată în aşa fel încât să limiteze creşterea temperaturii în încăpere dato-rită căldurii degajate de compresor cu 7 K peste temperatura aerului de răcire admis. Altfel, căldura se acumulează şi cauzează defectarea compresorului. Trebuie avut în vedere faptul că ventila-toarele extractoare măresc costurile cu energia.
3.2.2 Ventilaţie cu tubulatură (Figura 3)Compresoarele cu şurub moderne, complet închise oferă o metodă de ventilaţie aproape ideală, cu ajutorul tubulaturii de evacuare. Ven-tilatorul compresorului aspiră aerul de răcire printr-o fereastră de dimensiuni corespunzătoare şi îl refulează printr-o tubulatură care îl scoate în afara staţiei de compresoare. Avantajul prin-cipal al acestei metode este acela că este permis ca temperatura aerului de răcire să crească mult mai mult, până la aproximativ 20 K peste cea a mediului. Aceasta reduce volumul aerului de răcire necesar. În mod normal, ventila-toarele de răcire ale compresorului au suficientă rezervă de presiune pentru a împinge aerul de răcire prin tubulatură şi afară din cameră. Aceasta înseamnă că spre deosebire de ventilaţia cu venti-lator extractor exterior, această variantă nu necesită consum suplimentar de energie. Oricum, aceasta se aplică numai în cazul în care rezerva de pre-siune a ventilatoarelor este suficientă pentru tubulatura utilizată. Ideal ar fi ca tubulatura de evacuare să fie dotată cu o clapetă controlată prin termostat (Figura 4) pentru a direcţiona aerul cald în camera compresorului pe timp de iarnă pentru a menţine temperatura de funcţionare adecvată. Dacă în camera compresorului sunt instalate şi uscătoare răcite cu aer, compresorul (compresoa-rele) şi uscătorul (uscătoarele) nu trebuie să-şi influenţeze reciproc fluxurile de aer de răcire. La temperaturi de peste + 25 °C se recomandă creşterea debi-tului de aer de răcire cu ajutorul unui ventilator suplimentar cu control termos-tatic, montat în tubulatura de evacuare.
Figura 1: Camera compresorului cu ventilaţie naturală pentru compresoare sub 5,5 kW
h
Figura 4: O clapetă controlată prin termostat direcţionează aerul cald în camera compresorului pe timp de iarnă
Aer de răcire din exterior
Clapetă basculantă
Figura 3: Ventilaţie forţată cu tubulatură de evacuare pentru utilaje de peste 11 kW
Aer de răcire, de ex. dintr-un depozit
Figura 2: Ventilaţie forţată cu extractor pentru compresoare între 5,5 şi 11 kW
Un sistem de furnizare aer cu tubulatură de evacuare – un mijloc eficient de ventilaţie
*)LimiteledetemperaturămenţionatesereferălacondiţiileclimaticedinEuropaCentralăşilaechipamentelestandarddintr-unsistemdeaercomprimat.
Compresoarele convertescaproape 100% din energiaelectricăconsumatăîncăldură.Chiar şi un compresor relativmic, de 18,5 kW, genereazăun surplus de energie termicăsuficientpentru încălzireauneilocuinţe obişnuite. De aceea
răcireaeficientăesteesenţialăpentru funcţionarea fiabilă asistemuluideaercomprimat.
14. Proiectarea corectă a sistemelor de aer (4): Răcireaeficientăacompresorului–Răcireacuaer
30 31
Efortul de a obţine o eficienţă maximă a sistemului aduce triple economii: creşterea fiabilităţii alimentării cu aer comprimat, scăderea costurilor legate de producţia aerului comprimat şi scă-derea consumului de energie. Studiul european "SAVE II" EU indică un poten-ţial ridicat de economii: Compresoarele din UE au consumat 80 miliarde kWh în anul 2000. Cel puţin 30 % din această energie putea fi economisită.
1. Ce înseamnă eficienţă optimă?Eficienţa unui sistem de aer com-primat se reflectă în structura costurilor. Nivelul optim nu este niciodată acelaşi deoarece acesta depinde de compania respectivă şi producţia acesteia. Fac-torii critici sunt durata de funcţionare a compresorului, presiunea de lucru şi alţi parametrii comerciali. Exemplul ilustrat înfăţişează un sistem optimizat cu compresoare răcite cu aer, o durată de funcţionare de 5 ani, costuri referi-toare la consumul de energie de 8 cenţi/kWh, o dobândă de 6 %, presiune de lucru 7,5 bar, calitatea aerului conform ISO 8573-1: conţinut de ulei clasa 1,
costuri de întreţinere mai mici, precum şi eficienţă şi fiabilitate crescute.
2.2 Alegerea echipamentelor potriviteExistă pericolul unor false 'economii'
în ceea ce priveşte producţia de aer comprimat şi con-sumul în locuri nepotrivite, de ex. utilizarea unui echi-pament ieftin care are nevoie de o presiune de lucru mai mare. Costul generării unei presiuni de peste 6 bar s-ar ridica
repede peste nivelul preţului supli-mentar plătit pentru un compresor mai eficient care lucrează la o presiune mai mică. În ceea ce priveşte specificaţiile unor noi maşini productive, consuma-toare de aer comprimat, presiunea necesară a aerului comprimat este la fel de importantă ca şi alimentarea cu curent electric, de aceea ar trebui scrise directive pentru achiziţionarea unor asemenea maşini de producţie care să acopere atât alimentarea cu aer com-primat cât şi cea cu energie electrică.
2.3 Cerinţe noi legate de modificareavolumului producţiei
2.3.1 Modificări ale consumului de aera) Modificarea producţieiÎn majoritatea unităţilor de producţie, cererea de aer comprimat variază de
conţinut de praf clasa 1, conţinut de apă clasa 4 (Figura 1). Exemplul arată cum că şi în condiţii optime, consumul de energie ce reprezintă aproximativ 70 % îşi ia încă partea leului din costu-rile totale ale aerului comprimat.
2. Menţinerea eficienţei economiceOricine este interesat de sistemele de aer comprimat economice pe termen lung ar trebui să studieze cu atenţie următoarele puncte:
2.1 Service în funcţie de cerereControlerele interne moderne ale compresoarelor cum sunt "SIGMA CONTROL" şi sistemele de gestiune a aerului comprimat de tipul "SIGMA AIR MANAGER" care se bazează pe calculatoare industriale oferă informaţii exacte referitoare la intervalele la care trebuie efectuate lucrările de service pentru componentele sistemului de aer comprimat. Aceasta a permis întreţi-nerea preventivă şi lucrările de service în funcţie de cerere. Rezultatul constă în
la schimb la schimb. Acest lucru este adeseori ignorat şi se poate întâmpla ca după o modificare a producţiei, de exemplu prin introducerea unui proces nou, compresoarele funcţionează deo-dată mult sub capacitatea dintr-un schimb, pe când în celălalt schimb nici măcar compresorul de rezervă nu este suficient pentru a satisface cererea. Furnizarea aerului comprimat ar trebui să poată fi adaptată pentru a face faţă unor astfel de schimbări.
b) Extinderea producţieiÎn acest caz trebuie adaptate nu numai capacitatea compresorului ci şi reţeaua de conducte şi echipamentele de tra-tare a aerului pentru a putea face faţă cererii crescute. Se recomandă să se măsoare cu precizie şi să se înre-gistreze consumul de aer comprimat al compresorului existent (Figura 2) pentru a strânge suficiente informaţii detaliate în vederea modificării sau extinderii economice a sistemului de furnizare a aerului comprimat.
2.3.2 Fiabilitatea furnizării aeruluiEste absolut normal ca în sistem să fie inclus un compresor de rezervă care să poată asigura consumul atunci când alt compresor este oprit pentru service sau este înlocuit şi care să poată ajuta sistemul să facă faţă unor creşteri oca-zionale ale cererii. Cu toate acestea, unei asemenea capacităţi de rezervă trebuie să îi corespundă o capacitate de rezervă în ceea ce priveşte tratarea aerului. În caz contrar, calitatea aerului va avea de suferit în momentul
în care compresorul de rezervă se ală-tură celor care funcţionează continuu. Sistemul de tratare a aerului trebuie proiectat în aşa fel încât să facă faţă în situaţia în care ar funcţiona toate com-presoarele disponibile (Figura 3).
2.3.3 Schimbarea calităţii aeruluiDacă este nevoie de aer comprimat de calitate mai bună atunci procedura diferă după cum sunt afectate toate sectoa-rele sau un singur sector. În primul caz, simpla re-echipare a staţiei de compre-soare nu este suficientă. Conductele care au transportat aerul comprimat de calitate mai slabă trebuie curăţate sau schimbate. În cel de-al doilea caz se recomandă un tratament local al aerului comprimat care să asigure cali-tatea cerută (Figura 4). Debitul de aer prin echipamentele locale de tratare ar trebui limitat. Aceasta asigură faptul că o creştere a cererii peste nivelul la care sunt dimensionate echipamentele nu duce la scăderea calităţii aerului comprimat.
2.4 Monitorizarea pierderilor de aer comprimatPierderile apar în orice reţea de aer comprimat, fie ea bine între-ţinută sau nu şi au tendinţa să se mărească. Aceasta poate duce la pierderi de energie considerabile. Principala cauză o constituie uzura cone-xiunilor furtunurilor şi a componentelor maşinilor. De aceea este vital să se monitorizeze aceste pro-bleme şi să se ia măsuri
prompte ori de câte ori apar. Se reco-mandă măsurarea regulată a pierderilor totale cu ajutorul unor sisteme moderne de control şi monitorizare cum ar fi “SIGMA AIR MANAGER”. Dacă se înre-gistrează o creştere, pierderile trebuie să fie identificate şi eliminate.
3. Gestiunea costurilor asigură eficienţaDatele obţinute prin analiză în etapa de planificare sunt utile şi pentru funcţio-narea ulterioară. Odată ce sistemul este instalat şi în funcţiune, nu este nevoie de o analiză specială pentru a obţine alte date. Aceste funcţii sunt preluate de către controlerele centrale moderne cum ar fi "SIGMA AIR MANAGER". Astfel, se creează o bază perfectă pentru auditul online al sistemului de aer comprimat şi pentru gestiunea eficientă a costurilor furnizării aerului comprimat (Figura 5). Cu cât mai mulţi utilizatori care introduc transparenţa în ceea ce priveşte costu-rile lor de aer comprimat, investighează toate economiile potenţiale şi acordă prioritate mai degrabă eficienţei ener-getice decât preţului de achiziţie al utilajelor de aer, cu atât mai mult ne
vom apropia de atingerea pro-centului calculat de 30 % în ceea ce priveşte economia de energie. Acest lucru nu este doar pentru
eficienţă economică ci şi în beneficiul mediului înconjurător.
Figura 1: Structura costurilor unui sistem optimizat de aer comprimat
Figura 3: Echipamentele de tratarea aerului ar trebui să aibă capacitatea necesară pentru a putea trata debitul de aer al tuturor compresoarelor
Figura 2: Măsurarea consumului de aer. O ţeavă de măsură foloseşte diferenţa de presiune pentru a măsura debitul, determinând astfel consumul.
Figura 4: Un sistem care furnizează aer comprimat la două nivele de calitate diferite
Figura 5: Gestiunea sistematică a costurilor permite economisirea banilor
Pun
ere
în fu
ncţiu
ne/in
stru
ire
Trat
area
con
dens
ului
I
nsta
lare
/sis
tem
cen
tral d
e co
man
dă
In
vest
iţie
în tr
atar
ea a
erul
ui
I
nves
tiţie
com
pres
oare
Cos
turi
de în
treţin
ere
sist
em d
e tra
tare
Cos
turi
de în
treţin
ere
com
pres
or
C
ost e
nerg
ie s
iste
m d
e tra
tare
Cos
t ene
rgie
com
pres
oare
Baza de calcul: 0,08 Euro/kWh Perioada: 5 ani Dobânda: 6 %
Presiune de lucru: 7,5 bar Răcire cu aer Calitatea aerului comprimat Ulei 1 (conform ISO 8573-1) Solide 1 Apă 4
Consumul de energie şicosturile Reduceţi
Consumul de energie şicosturileReduceţi
Lapaginile20–31ne-amocupatde lucrurile de care trebuiesă se ţină cont la instalarea şirecondiţionarea reţelelor de aercomprimatexistenteşidemodulîncaretrebuieplanificatşiproiectatun sistem de aer comprimateficient. Energia, planificarea
care ţine seama de costuri şiexecuţiaconstituie,oricum,numaijumătatedinproblemă.Petermenlung,numaifuncţionareaeficientăa sistemului de aer comprimatasigură producţia economică deaercomprimat.
15. Utilizarea corectă a sistemelor de aer: Asigurareapetermenlungafiabilităţiişicosturilorminime
32 33
Din ce în ce mai mulţi utilizatori aleg compresoarele KAESER
Gama noastră de produse
EditorialEditor: KAESER KOMPRESSOREN SRL, Bd. Ion Mihalache 179, 011181 Bucureşti – 1, România; Tel: +4 021 2245681 – Fax: +4 021 2245602 – E-mail: [email protected] – www.kaeser.com Redactori: Michael Bahr, Erwin Ruppelt Grafică: Martin Vollmer, Ralf Günther Fotografie: Marcel Hunger Tipografie: Schneider Printmedien GmbH, Reußenberg 22b, 96279 Weidhausen, Germany
Reproducerea, chiar şi parţială, a acestui material este permisă numai cu acordul scris al editorului.
Compresoare cu şurub cu SIGMA PROFILE Uscătoare cu refrigerare cu sistem SECOTEC cu economie de energie
Sisteme de comandă şi control cu tehnologie Internet Tratarea aerului (filtre, purjare şi tratare condens,
uscătoare cu adsorbţie, filtre cu carbon activ)
Suflante cu lobi cu OMEGA PROFILE Compresoare mobile pentru construcţii cu SIGMA PROFILE
Compresoare cu piston pentru mica producţie şi industrie Compresoare booster
Din ce în ce mai mulţi utilizatori aleg compresoarele KAESER
Gama noastră de produse
EditorialEditor: KAESER KOMPRESSOREN SRL, Bd. Ion Mihalache 179, 011181 Bucureşti – 1, România; Tel: +4 021 2245681 – Fax: +4 021 2245602 – E-mail: [email protected] – www.kaeser.com Redactori: Michael Bahr, Erwin Ruppelt Grafică: Martin Vollmer, Ralf Günther Fotografie: Marcel Hunger Tipografie: Schneider Printmedien GmbH, Reußenberg 22b, 96279 Weidhausen, Germany
Reproducerea, chiar şi parţială, a acestui material este permisă numai cu acordul scris al editorului.
Compresoare cu şurub cu SIGMA PROFILE Uscătoare cu refrigerare cu sistem SECOTEC cu economie de energie
Sisteme de comandă şi control cu tehnologie Internet Tratarea aerului (filtre, purjare şi tratare condens,
uscătoare cu adsorbţie, filtre cu carbon activ)
Suflante cu lobi cu OMEGA PROFILE Compresoare mobile pentru construcţii cu SIGMA PROFILE
Compresoare cu piston pentru mica producţie şi industrie Compresoare booster
Tehnica aerului comprimat Noţiunifundamentale,sfaturişisugestii
P-2010RO
.2/09Sp
ecific
aţiile
sepotm
odific
afărănotific
areprealabilă
www.kaeser.comwww.kaeser.com
www.kaeser.com
Informaţii şi instrumente suplimentare pentru corecta planificare a sistemului Dvs. de aer comprimat le puteţi accesa online la:www.kaeser.ro > Servicii > Analiză şi consiliere
www.kaeser.comwww.kaeser.com
KAESER KOMPRESSOREN SRL 011181 Bucureşti – 1 – România – Tel: +4 021 2245681 – Fax: +4 021 2245602 www.kaeser.com – e-mail: [email protected]
