www.kaeser.com

Tehnica aerului comprimatNoţiuni fundamentale, sfaturi şi sugestii

32

Dragă cititorule,

Acum mai bine de două mii de ani, Socrate, faimosul fi lo-zof grec, a declarat succint: "Există un singur lucru bun, cunoaşterea şi unul rău, ignoranţa."

Aceste cuvinte străvechi de înţelepciune de la unul dintre părinţii fondatori ai civilizaţiei occidentale se aplică astăzi mai mult decât oricând, deoarece nimic nu este mai per-manent decât fenomenul schimbării. Sfera de cuprindere şi viteza tot mai mare a fenomenului schimbării, determi-nate de evoluţia tehnologică şi de globalizarea economică, cer răspunsuri şi strategii noi.

Acum, mai mult ca niciodată, provocările trebuie văzute ca oportunităţi pentru a atinge un succes şi mai mare în viitor – şi prin urmare trebuie adoptate şi utilizate la potenţialul lor maxim. Lumea noastră din ce în ce mai interconectată şi complexă transformă cunoaşterea în cea mai valoroasă materie primă a viitorului. Datorită creşterii exponenţiale a acestei resurse, doar cei cu un angajament puternic pentru educaţie şi formare continuă vor culege adevărate-le recompense.

De exemplu, în lumea tehnicii aerului comprimat doar cu-noaşterea modului de a construi compresoare puternice, de a le instala şi exploata corect, nu este de ajuns – şi nu mai este de mult timp.

Cei care doresc să profi te din plin de ceea ce are de oferit aerul comprimat, ca mediu de transport pentru energie,

trebuie să ia în considerare întregul sistem de aer com-primat ca un ansamblu. Mai mult, ei ar trebui să aibă o în-ţelegere detaliată a numeroaselor interacţiuni şi infl uenţe care au loc în cadrul sistemului, precum şi modul în care acesta corespunde condiţiilor de funcţionare.

Prin urmare, KAESER KOMPRESSOREN este dedicat formării continue a clienţilor săi şi realizează acest lucru într-o multitudine de feluri. De exemplu, experţi tehnici califi caţi, cu vastă experienţă practică, călătoresc în jurul lumii în fi ecare an, oprindu-se pe fi ecare continent pentru a vorbi la conferinţe, evenimente de informare şi seminarii despre producerea şi utilizarea efi cientă a aerului com-primat. Desigur, acest lucru este în plus faţă de multiplele publicaţii tehnice pe o gamă largă de suporturi media.

În această broşură veţi găsi un rezumat al vastelor cunoştinţe ale experţilor noştri. După o introducere în profunzime însă foarte accesibilă, în domeniul tehnicii aerului comprimat, veţi găsi o serie de sfaturi practice pentru operatorii de sistem şi utilizatorii de aer comprimat. De asemenea, veţi recunoaşte o temă comună pe întreg parcursul: în atât de multe cazuri şi în atât de multe feluri, chiar şi modifi cări mici în sistemul de aer comprimat con-duc la îmbunătăţiri semnifi cative şi tangibile în efi cienţa şi disponibilitatea acestui mediu important de transport pentru energie.

Cuprins Prefaţă

Noţiuni de bază ale producerii aerului comprimat.................................................................................

Tratarea efi cientă a aerului comprimat..................................................................................................

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

Condens: evacuare corectă..................................................................................................................

Condens: tratare sigură şi economică...................................................................................................

Controlul efi cient al compresorului.........................................................................................................

Coordonarea optimă a compresoarelor în funcţie de consum...............................................................

Economii de energie prin recuperare de căldură..................................................................................

Proiectarea şi instalarea unei reţele noi de distribuţie a aerului comprimat..........................................

Optimizarea unei reţele existente de distribuţie a aerului comprimatAnaliza necesarului de aer

(ADA) – stabilirea situaţiei actuale.......................................................................................................

Stabilirea celei mai efi ciente soluţii.......................................................................................................

Răcirea efi cientă a staţiei de aer comprimat.........................................................................................

Asigurarea pe termen lung a fi abilităţii şi costurilor minime...................................................................

4

6

8

10

12

14

18

20

22

24

26

30

32

34

Economii prin optimizarea presiunii.......................................................................................................

Presiune corectă la conexiunea de aer.................................................................................................

Distribuţia efi cientă a aerului comprimat...............................................................................................

Conductele din staţia de aer comprimat................................................................................................

Instalarea corectă a compresoarelor.....................................................................................................

Ventilaţia staţiei de aer comprimat (aspiraţie).......................................................................................

Ventilaţia staţiei de aer comprimat (evacuare)......................................................................................

Noţiuni de bază

Sfaturi practice

Anexe

40

42

44

46

48

49

50

50

52

Capitolul 1

Capitolul 2

Capitolul 3

Capitolul 4

Capitolul 5

Capitolul 6

Capitolul 7

Capitolul 8

Capitolul 9

Capitolul 10

Capitolul 11

Capitolul 12

Capitolul 13

Capitolul 14

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Anexa 1

Anexa 2

Nomogramă – determinarea diametrului conductei.............................................................................

Exemple de chestionare privind serviciul "Sistem KAESER de economisire a energiei" – KESS ......

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Thomas Kaeser

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Tina-Maria Vlantoussi-Kaeser

www.kaeser.com

54

V2 x P2 x T1

V1 = ––––––––––––––––––– [p1 – (pD x Frel)] x T2

Putere electrică consumată

Pspec. = ––––––––––––––––––– Debit

Ran

dam

ent (

%)

Putere la arbore (kW)

În conformitate cu domeniul de aplicare al directivei EU

Valori pentru motoare cu 4 poli, 50 Hz

IE4IE3IE2IE1

100

65

70

75

85

80

90

95

50

55

60

0.12 1.51.10.75

0.550.40

0.370.25

0.200.18 2.2

18.515117.55.543

16013211090755545373022

400355

315200

450500 Up to 1,000

Fig. 3: Standardul IEC – noua clasificare a eficienţei motoarelor electrice. Începând cu 1 ianuarie 2015, motoarele IE3 sunt obligatorii în UE. Între timp, a fost definită o clasă de motoare IE4 cu eficienţă îmbunătăţită.

Cu aerul comprimat este la fel ca şi cu multe alte lucruri: o cauză mică poate avea un efect mare – atât în sens pozitiv cât şi negativ. La o privire mai atentă, lucrurile sunt adesea diferite de ceea ce păreau iniţial. În condiţii nefavorabile aerul comprimat poate fi scump, dar în circumstanţele potrivite este foarte economic. În acest prim capitol vă vom explica termenii utilizaţi în teh-nica aerului comprimat şi lucrurile pe care ar trebui să le urmăriţi în legătură cu aceştia.

1. Debit de aerDebitul de aer al unui compresor (cunoscut şi ca debit de aer raportat la condiţiile de aspiraţie sau FAD - "free air delivery") este volumul expandat de aer pe care acesta îl comprimă şi îl livrează în reţeaua de aer într-un interval de timp dat. Metoda corectă de măsurare a acestui debit este stabilită de următoarele standarde: DIN 1945, partea 1, anexa F şi ISO 1217, anexa C. Procesul de măsurare se efectuează aşa cum se arată în fi g. 1: mai întâi tre-buie măsurate temperatura, umiditatea şi presiunea atmosferică la intrarea aerului în ansamblul compresor. Apoi, se măsoară presiunea maximă de lucru, temperatura şi debitul de aer comprimat furnizat, la ieşirea din com-presor. În fi nal, volumul V2 măsurat la ieşirea din compresor este raportat la condiţiile de aspiraţie folosind ecuaţia

indicată (vezi formula). 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, fără anexe, se referă doar la debitul blocului de compresie.

2. Putere arbore motorPuterea la arborele motor este puterea mecanică pe care motorul o furnizează la arbore. Valoarea optimă a puterii la arborele motor este punctul în care se realizează efi cienţa energetică maximă şi este atins factorul de putere cos ϕ fără supraîncărcarea motorului. Această valoare este în limitele aferente puterii nominale a motorului. Puterea nominală este indicată pe plăcuţa de identifi care a motorului. Notă: dacă puterea la arborele motor se abate prea mult de la puterea nominală a motorului, compresorul va funcţiona inefi cient şi/sau va fi supus unui grad mai mare de uzură.

3. Putere electrică consumată Puterea electrică consumată repre-zintă puterea absorbită de motorul de

antrenare de la reţeaua de alimentare, la o încărcare dată a arborelui (putere arbore motor). Puterea electrică con-sumată depăşeşte puterea la arborele motor cu valoarea pierderilor din motor – atât electrice cât şi mecanice – de la rulmenţi, ventilator, etc. Consumul ideal de putere electrică P poate fi calculat cu următoarea formulă:

Un, ln, şi cos ϕn sunt menţionate pe plă-cuţa de identifi care a motorului.

4. Putere specifi căPuterea specifi că a unui compresor (fi g. 2) este raportul dintre puterea elec-trică consumată şi debitul de aer livrat la o presiune de lucru dată. Puterea electrică consumată este suma pute-rilor consumate de toţi consumatorii dintr-un compresor, de exemplu, motor de antrenare, ventilator, pompă de ulei, încălzire suplimentară, etc.

Dacă este nevoie de puterea specifi că pentru o evaluare economică, trebuie să se ţină seama de compresor în ansamblu şi de presiunea maximă de lucru. Puterea totală consumată la pre-siune maximă este apoi împărţită la debitul de aer la presiune maximă:

5. IE – noua clasifi care pentru motoare cu economie de energie Eforturile din SUA de a reduce con-sumul de energie al motoarelor asincrone trifazate au avut ca rezultat Documentul cu privire la Politica Ener-getică (EPACT) devenit lege în 1997. La scurt timp după aceea, a fost introdus şi în Europa un sistem de clasifi care

a efi cienţei. Standardul internaţional IEC pentru motoare electrice a intrat în vigoare din 2010. Clasifi cările şi cerin-ţele legale au condus la îmbunătăţiri semnifi cative ale efi cienţei energetice ale motoarelor electrice din clasa pre-mium. Motoarele cu efi cienţă ridicată oferă o seamă de avantaje importante:

a) Temperaturi de funcţionare mai scăzutePierderile interne de putere cauzate de generarea de căldură şi de frecări variază între 20% la motoarele mici şi 4-5% la motoarele mai mari de 160 kW. Motoarele IE3/IE4 se încălzesc mult mai puţin în timpul funcţionării şi, prin urmare, asigură o reducere semnifi ca-tivă a pierderilor (fi g. 3): Un motor convenţional cu izolaţie clasă F funcţionează la aproximativ 80 K peste ambient, cu o rezervă de tempe-ratură de 20 K, în timp ce un motor din clasa IE superioară, în aceleaşi condiţii de funcţionare, ajunge la doar 65 K, crescând rezerva sa la 40 K.

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 semnifi cativ mai lungă.

c) 6% mai mult aer comprimat cu un consum mai mic de energieO pierdere mai mică de căldură deter-mină creşterea efi cienţei. Astfel, prin adaptarea precisă a compresoarelor la motoarele cu efi cienţă sporită, KAESER este în măsură să obţină o creştere de până la 6% a debitului de aer şi o îmbunătăţire de 5% în ceea ce priveşte puterea specifi că. Aceasta înseamnă performanţe îmbunătăţite, durată de funcţionare în sarcină a com-presorului mai mică şi un consum mai mic de putere pe metrul cub de aer comprimat produs.

Noţiuni de bază ale producerii aerului comprimatCapitolul 1

Fig. 1: Debit de aer conform ISO 1217, anexa C (DIN 1945, anexa F)

Fig. 2: Structura de bază a unui compresor cu şurub; determinarea puterii specifice

Intrare aer

Putereelectricăconsumată

Motor ventilator

P = Un x ln x √3 x cos ϕn

Debitieşire V2

Temperatură ieşire T2

Presiuneieşire p2

Presiune de vapori pp

Temperaturăintrare T1

Presiune intrare p1

Umiditateintrare Frel

Ieşire aer comprimat (aer livrat)

Randamentul moto-rului ţine seama depierderile interne

www.kaeser.com

76

1

2

1

1

4

4

6

4

4

4

4

4

7

7-X

1

1

3

3

4

Solide1 Apă Ulei2

Tehnologia aerului pur şi acamerei curate, industria lap-telui şi a berii

Produse alimentare şi alimen-te de lux, aer deosebit de curat pentru transport, uzine chimice

Industria farmaceutică, maşini de ţesut, laboratoare foto

Vopsire prin pulverizare sau acoperire cu pulberi, aer instrumental şi de control

Aer industrial de uz general, sablări de calitate

Sablare cu alice

Aer pentru sisteme deevacuare a apelor reziduale, fără cerinţe de calitate

Alegeţi clasa necesară de tratament conform domeniului aplicaţiei:

Tratarea aerului utilizând uscător cu adsorbţie

Exemple: Selecţia claselor de tratament conform ISO 8573-1 (2010)

Particule solide/praf

ClasăNumăr maxim de particule pe m³ *

cu dimensiunea d în [μm]

0,1 ≤ d ≤ 0,5 0,5 ≤ d ≤ 1,0 1,0 ≤ d ≤ 5,0

0 Vă rugăm consultaţi KAESERpentru alte cerinţe specifi ce

1 ≤ 20.000 ≤ 400 ≤ 102 ≤ 400.000 ≤ 6.000 ≤ 1003 Nu este defi nit ≤ 90.000 ≤ 1.0004 Nu este defi nit Nu este defi nit ≤ 10.0005 Nu este defi nit Nu este defi nit ≤ 100.000

Clasă Concentraţie de particule Cp în mg/m³ *

6 0 < Cp ≤ 57 5 < Cp ≤ 10X Cp > 10

Apă

Clasă Punct de rouă sub presiune, în °C

0Vă rugăm consultaţi KAESER pentru alte cerinţe specifi ce

1 ≤ – 70 °C2 ≤ – 40 °C3 ≤ – 20 °C4 ≤ + 3 °C5 ≤ + 7 °C6 ≤ + 10 °C

Clasă Concentraţie de apă în stare lichidă CCA în g/m³ *

7 CA ≤ 0,58 0,5 < CA ≤ 59 5 < CA ≤ 10X CA > 10

Ulei

Clasă Conţinut total de ulei(fl uid, aerosoli + gaz) mg/m³ *

0 Vă rugăm consultaţi KAESER pentru alte cerinţe specifi ce

1 ≤ 0,012 ≤ 0,13 ≤ 1,04 ≤ 5,0X > 5,0

Clase de calitate aer comprimat conform ISO 8573-1(2010):

Cu compresoare cu şurub KAESER

DHS

DHS

DHS

DHS

KD ACT KE

KE

KB

THNFCompresorEDUR

1

1

2

1

1

1-3

1-3

1-3

1-3

1-3

1

1

1

1

2

Tehnologia aerului pur şi a camerei curate, industrie farmaceutică, industria laptelui şi a beriiProducţie de microcipuri,optică şi industrie alimentară

Instalaţii de vopsit prin pulverizare

Aer de proces,industria farmaceutică

Aer uscat pentru transport, vopsire, regulatoare fine de presiune

DHS KE

KE

KEA

KD

KD ACT

DHS

DHS

UA3 Compresor THNF

AQUAMAT

AQUAMAT

R

R

Instalaţie pentruconsum de aer fluctuant

RFiltrare

opţională UA3 KE ZK

Instalaţie pentruconsum de aer fluctuant

RFiltrare

opţională UR ZK

DHS

DHS

DHS

Legendă:

ACT Adsorbant cu carbon activAQUAMAT AQUAMATUA Uscător cu adsorbţieDHS Sistem de umplere a reţeleiR Recipient de aerED ECO-DRAINKA Filtru cu carbon activ, de adsorbţieKB Filtru coalescent, BasicKBE Combinaţie, Basic-ExtraKD Filtru de particule, prafKE Filtru coalescent, ExtraKEA Combinaţie, Extra-CarbonUR Uscător cu refrigerareTHNF Filtru sacZK Separator centrifugal

KE

KEA

DHS

KE

Solide1 Apă Ulei2

KBE4

1

2

*) la condiţii de referinţă de 20°C, 1 bar(a), 0% umiditate

Tratarea aerului utilizând uscător cu refrigerare

1) Clasă de particule realizabilă cu ajutorul unor conducte speciale şi cu un montaj adecvat.2) Conţinut de ulei total realizabil folosind uleiuri de compresoare recomandate şi aer de admisie fără praf.3) După un uscător cu adsorbţie şi regenerare caldă sunt necesare fi ltre de temperaturi ridicate şi, eventual, un răcitor auxiliar.4) Utilizarea unei ‘Combinaţie, Basic-Extra’ (o combinaţie dintre un fi ltru KB şi un fi ltru KE după acesta) este recomandată pentru aplicaţii critice care necesită puritate excep�ional de mare de aer comprimat (de exemplu, în electronică şi în domeniul opticii).

Tratarea efi cientă a aerului comprimatCapitolul 2

Aşadar, care este sistemul de com-presoare care oferă cea mai efi cientă metodă de producere a aerului com-primat fără ulei? Lăsând la o parte ceea ce pretinde fi ecare producător, nu există îndoială că cea mai bună calitate, de aer comprimat fără ulei, poate fi obţinută atât cu sisteme de compresie uscată cât şi cu com-presoare răcite cu fl uid. Ideal deci, factorul decisiv care trebuie luat în considerare când se alege un sistem de aer este efi cienţa.

1. Ce înseamnă aer comprimat "fără ulei"?În conformitate cu ISO 8573-1, aerul comprimat poate fi descris ca fi ind fără ulei dacă conţinutul de ulei (inclusiv uleiul în stare de vapori) este mai mic de 0,01 mg/m³. Aceasta reprezintă apro-ximativ patru sutimi din uleiul conţinut în aerul atmosferic. Această cantitate este atât de mică încât de-abia poate fi măsurată şi doar cu aparatură foarte scumpă. Dar ce se poate spune despre calitatea aerului aspirat de compresor?

Aceasta depinde, fi reşte, în mare măsură de condiţiile de ambient. Chiar şi în zonele cu un grad normal de con-taminare hidrocarburile din aer cauzate de emisiile din industrie şi trafi c se pot situa între 4 şi 14 mg/m³. În zonele industriale, unde uleiul este folosit ca mediu de ungere, răcire şi prelucrare, conţinutul de ulei mineral din aer poate fi mult mai mare de 10 mg/m³. De-asemenea sunt prezente şi alte impurităţi precum dioxidul de sulf, funin-ginea, metalul şi praful.

2. De ce se tratează aerul?Orice compresor, indiferent de model, aspiră aerul contaminat, concentrează impurităţile prin compresie şi, dacă nu se iau măsuri pentru a le îndepărta, le eliberează în reţeaua de aer comprimat.

a) Compresoare "oil-free"Acest lucru este valabil în special pentru

aşa-numitele compresoare "cu com-presie uscată", sau "oil-free". Datorită poluării sus-menţionate, este imposi-bilă producerea aerului comprimat fără ulei cu un compresor echipat doar cu un fi ltru de praf de trei microni. În afară de aceste fi ltre de praf, aşa-numitele compresoare "oil-free" nu au alte com-ponente de tratare a aerului.

b) Compresoare cu fl uid sau ulei de răcirePrin contrast, în cazul compresoarelor cu şurub răcite cu fl uid, materiile agre-sive sunt neutralizate şi particulele solide parţial eliminate de fl uidul (uleiul) de răcire.

3. Calitate nedefi nită fărătratarea aerului comprimatIndependent de gradul de puritate atins de aerul comprimat după compresor, acelaşi lucru este universal valabil: nu se poate fără tratarea aerului com-primat. Doar cu compresoare, "cu compresie uscată" sau răcite cu ulei, în condiţii normale de aspiraţie şi cu nive-lurile asociate de contaminanţi, nu este posibil să se realizeze o calitate defi nită a aerului comprimat în conformitate cu standardul ISO 8573-1.În ceea ce priveşte cât de efi cientă este producţia aerului comprimat, aceasta depinde de presiune şi gama de debit, precum şi de tipul compresorului necesar. Uscarea corespunzătoare stă la baza tuturor soluţiilor de tratare a aerului comprimat conform cerinţelor specifi ce aplicaţiei. În general, uscarea aerului comprimat prin refrigerare cu economie de energie este cea mai efi cientă metodă (vezi şi capitolul 3, pag. 9).

4. Tratarea aerului cu sistemul KAESER Pure Air Compresoarele cu şurub moderne răcite cu fl uid/ulei sunt cu aproximativ 10% mai efi ciente decât cele "cu compresie uscată" sau "oil-free". Sis-

temul Pure Air, dezvoltat de KAESER pentru compresoarele cu şurub răcite cu fl uid/ulei, şi pentru compresoarele "cu compresie uscată", asigură eco-nomii suplimentare de până la 30%. Conţinutul rezidual de ulei din aerul comprimat, realizat prin acest sistem, este mai mic de 0,003 mg/m³ şi este, prin urmare, cu mult sub limita clasei 1 de calitate (în ceea ce priveşte con-ţinutul rezidual de ulei) prevăzută în standardul ISO. Sistemul conţine toate componentele necesare pentru obţi-nerea calităţii necesare a aerului. În funcţie de aplicaţie, se aleg uscătoare cu refrigerare sau cu adsorbţie (vezi şi capitolul 3, pag. 9) împreună cu diverse combinaţii de fi ltre. Astfel calită-ţile de aer comprimat necesare, de aer uscat simplu, aer fără particule şi fără ulei, până la aer steril, sunt realizate sigur şi efi cient în conformitate cuclasele de calitate stabilite destandardul ISO (fi g. 1).

Fig. 1: O diagramă cu tratarea aerului, precum cea de mai sus, este inclusă în fiecare broşură de compresoare cu şurub KAESER. Combinaţia corectă de echipamente de tratare pentru orice aplicaţie poate fi uşor determinată dintr-o privire.

www.kaeser.com

98

Proces deuscare

Punct derouă subpresiune

°C

Putere specifi căconsumată

tipicăkW / m³/min **)

Uscător cu refrigerare + 3 0,1

HYBRITEC + 3 / – 40 *)– 40

0,20,3

Uscător cu adsorbţiecu regenerare caldă – 40 0,5 – 0,6

Uscător cu adsorbţiecu regenerare rece

– 20– 70 1,4 – 1,6

Fig. 2: În funcţie de punctul de rouă sub presiu-ne necesar sunt disponibile diverse procese de uscare

De ce avem nevoie de aer comprimat uscat?Capitolul 3

Problema este în aer – literalmente: Când aerul atmosferic este răcit după comprimare, aşa cum se întâmplă într-un compresor, vaporii de apă se transformă în condens. În condiţii de referinţă (+20 °C tem-peratură ambiantă, 70% umiditate relativă şi 1 barabs), un compresor cu un debit livrat de 5 m³/min va "pro-duce" aproximativ 30 litri de condens într-un schimb de opt ore de lucru. Acest condens trebuie îndepărtat din sistemul de aer pentru a preveni problemele de funcţionare, opririle costisitoare ale producţiei şi corozi-unea. De aceea, uscarea economică şi cât mai nepoluantă a aerului com-primat, conform cerinţelor aplicaţiei, este o cerinţă cheie pentru tratarea aerului comprimat.

1. Un exemplu practicDacă un compresor cu şurub răcit cu fl uid/ulei aspiră 10 m³ de aer pe minut la 20 °C, la presiune atmosferică şi umiditate relativă de 60%, acest aer va conţine şi aproximativ 100 g de vapori de apă. Dacă acest aer este comprimat la o presiune absolută de 10 bar cu un raport de compresie de 1:10, atunci se obţine ceea ce se cheamă 1 metru cub de lucru. Totuşi, la o temperatură de 80 °C după comprimare, aerul este capabil să absoarbă până la 290 g de apă pe metru cub. Cum sunt disponi-bile 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 redusă de la 80 până la aprox. 30 °C în răcitorul fi nal al compresorului. La această temperatură, un metru cub de aer poate să absoarbă doar aproxi-mativ 30 g de apă. Rezultă un exces de aprox. 70 g/min de apă care conden-sează şi apoi este separată. Aceasta înseamnă că în timpul unui schimb de lucru de opt ore se acumulează aproxi-mativ 35 litri de condens. Încă 6 litri sunt separaţi în fi ecare 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 defi cit de satu-raţie a vaporilor de apă de aprox. 20% şi deci un aer comprimat uscat, de cali-tate mai bună (fi g. 1).

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 o temperatură de +25 °C, aproape 23 g de apă pe metru cub.

3. Acumularea 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. Aceasta este exact ceea ce se întâmplă

în blocul de compresie şi în răcitorul fi nal ale unui compresor.

4. Termeni importanţi – o scurtă explicaţie

a) Umiditatea absolută a aeruluiUmiditatea absolută a aerului este con-ţinutul de apă din aer, în g/m³.

b) Umiditatea relativă a aerului (Hrel)Umiditatea relativă este raportul dintre umiditatea absolută actuală şi umiditatea absolută maxim posibilă, sau punctul de saturaţie (100% Hrel). Aceasta variază în funcţie de tempera-tură; aerul cald poate reţine o cantitate mai mare de vapori de apă decât aerul 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).

d) Punct de rouă sub presiunePunctul de rouă sub presiune este tem-peratura la care aerul comprimat atinge gradul de saturaţie de 100% umiditate relativă (Hrel) în starea sa comprimată. Aceasta înseamnă, în cazul de mai sus, că aerul comprimat supus unei presiuni de 10 bar (a) cu un punct de rouă sub presiune de +3 °C are un conţinut

de umiditate de 6 g pe metru cub de lucru. Pentru clarifi care – dacă metrul cub sus-menţionat este expandat de la 10 bar (a) la presiune 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 fi ecare metru cub de aer expandat conţine acum numai 0,6 g de vapori de apă, ceea ce corespunde unui punct de rouă atmosferic de -24 °C.

5. Uscarea efi cientă şi cât mai nepo-luantă a aerului comprimat cu un uscător cu refrigerare sau uscător cu adsorbţie?Noua legislaţie a mediului referitoare la agenţii frigorifi ci nu poate schimba faptul că uscătoarele cu adsorbţie nu constituie o alternativă la uscătoarele cu refrige-rare, nici economic şi nici din punct de vedere al protecţiei mediului. Uscătoa-rele cu refrigerare consumă doar 3% din energia necesară compresorului

pentru a produce aerul comprimat; în schimb, uscătoarele cu adsorbţie necesită între 10 şi 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 are sens doar dacă este

necesar un aer extrem de uscat cu un punct de rouă sub presiune de -20, -40 sau -70 °C (fi g. 2). Pe par-cursul unei zile de lucru, sistemele de aer comprimat sunt supuse deseori la variaţii importante ale cererii de aer comprimat. Similar, pe parcursul unui an, acestea sunt supuse şi la vari-aţii mari de temperatură. De aceea, uscătoarele de aer comprimat trebuie proiectate să facă faţă la cele mai nefa-vorabile condiţii de funcţionare care pot să apară, de exemplu: cea mai mică presiune, consum maxim de aer com-primat, precum şi temperaturi maxime de ambient şi de intrare a aerului comprimat. Anterior, aceste sarcini erau realizate cu uscătoare cu funcţionare continuă, fapt care – în special la încărcare parţială – a condus la o risipă considerabilă de energie. În schimb, uscătoarele cu refri-gerare moderne cu control ciclic efi cient asigură calitatea constantă a aerului comprimat şi sunt capabile să-şi adap-teze consumul de energie în funcţie de schimbarea condiţiilor de funcţio-

nare (fi g. 3). Drept urmare, acestea sunt capabile de a realiza economii de energie medii anuale de peste 50%. Este important să se utilizeze teh-nologii efi ciente energetic în special pentru a atinge puncte de rouă sub presiune negative, deoarece uscătoa-rele cu adsorbţie necesare pentru a atinge acest nivel de performanţă au un consum foarte mare de energie.Folosind un proces hibrid, efi cient energetic şi cu costuri reduse, sistemul HYBRITEC este în măsură să reducă în mod semnifi cativ acest consum de energie. Sistemul conţine atât un uscător cu refrigerare cât şi un uscător cu adsorbţie. În primă fază uscătorul cu refrigerare aduce aerul comprimat până la un punct de rouă sub presiune de +3 °C, efi cient şi cu costuri reduse. După ce a fost pre-uscat, aerul trece apoi în uscătorul cu adsorbţie, care necesită acum considerabil mai puţină energie pentru a usca aerul în continuare până la un punct de rouă sub presiune de -40 °C.

Uscător cu refrigerare

48 l 35 l 6 lFig. 1: Condensul care este implicat în producerea, stocarea şi tratarea aerului comprimat (date valorice la 10 m³/min, 10 barabs, 8 h, 60 % Hrel şi 20 °C)

Fig. 3: Potenţial de economisire a energiei la uscătoarele cu refrigerare şi control ciclic

Pauza de masă

Consumul de aer comprimat

Cere

re d

e ae

r com

prim

at /

cons

um d

e en

ergi

e

Timp

Proi

ecta

t pen

tru u

tiliza

rela

tem

pera

tură

am

bian

tă

Potenţial suplimentar de economisire a energiei(pentru utilizare la temperaturi de vară, de ex.la temperatura ambiantă de 40 °C)

Potenţialul SECOTEC de economisire a energiei:

Sub linia albastră: Consumul de aer

Deasupra liniei albastre: Potenţial de economisire a energiei

6 - 14 14 - 22 22 - 6

Consumul de aer pe o perioadă de 24 ore

Schimbul doi

Schimbul unu

Schimbul trei

Potenţial de economisire a energiei

43 °C –

40 °C –

35 °C –

30 °C –

25 °C –

100 % –

90 % –

80 % –

70 % –

60 % –

50 % –

40 % –

30 % –

20 % –

10 % –

0 % –

www.kaeser.com

1110

Ieşire

Conexiuneconductăde retur aer

Robinet manual

IntrareConductă de aer comprimat,cu o uşoară pantă (2‰)

Gât de lebădă

Conexiune de la compresor

Capcană de condens pe conducta de aer comprimat

Către reţeaua de aer comprimat

Purjor de condens

Conductă de colectare condens

Condensul: evacuare corectăCapitolul 4

Condensul este un produs secundar inevitabil al producerii aerului com-primat. Am explicat cum, în condiţii normale, un compresor de 30 kW cu un debit de 5 m³/min produce apro-ximativ 20 de litri de condens pe schimb. Acest lichid trebuie înde-părtat din sistemul de aer pentru a preveni problemele de funcţionare, opririle costisitoare ale producţiei şi coroziunea. În acest capitol vom explica modul în care condensul poate fi evacuat în mod corect şi cum în acelaşi timp se pot face importante economii de bani.

1. Purjarea condensuluiCondensul, contaminat cu diverşi polu-anţi, se colectează în anumite puncte ale oricărui sistem de aer (fi g. 1). De aceea este esenţială purjarea fi abilă a condensului, altfel calitatea aerului, fi abilitatea şi efi cienţa sistemului de aer comprimat pot fi serios afectate.

a) Colectarea condensuluişi punctele de purjareIniţial, colectarea şi evacuarea conden-sului se face cu elementele mecanice ale sistemului de aer. Astfel, se colec-tează 70 până la 80% din cantitatea totală de condens – în condiţia în care compresoarele au o răcire fi nală efi cientă.

Separator centrifugal:Acesta este un separator mecanic care separă condensul din aer cu ajutorul forţei centrifuge(fi g. 2). Pentru a asigura efi cienţă maximă, fi ecare compresor trebuie să fi e echipat cu propriul său separator centrifugal.

Răcitoare intermediare:La compresoarele cu două trepte şi răcitor intermediar, condensul se colectează şi în separatorul răcitorului intermediar.

Recipiente de aer: Pe lângă funcţia principală de sto-care sau tampon, recipientul de aersepară gravitaţional şi condensul din aer (fi g. 1). Dacă are dimensiunea nece-sară (debitul compresorului FAD în m³/min împărţit la 3 = dimensiunea recipientului în m³), recipientul de aer este la fel de efi cient ca un separator centrifugal. Totuşi, spre deosebire de separatorul centrifugal, recipientul de aer poate fi utilizat pe ţeava principală a siste-mului de aer comprimat, cu condiţia ca intrarea să se facă în partea inferioară iar ieşirea în partea superioară. În plus, recipientul de aer răceşte aerul datorită faptului că suprafaţa sa mare acţio-nează ca un răcitor, îmbunătăţind şi mai mult separarea condensului.

Capcane de condens:Pentru a evita curgerea necontro-lată a condensului, traseul de aertrebuie proiectat astfel încât toate intră-rile şi ieşirile să se facă deasupra sau în lateral.

Punctele de colectare a conden-sului îndreptate în jos, aşa-numitelecapcane de condens, permit înde-părtarea condensului de pe traseulde aer. Dimensionată corect şi cu o viteză de curgere a aerului de 2 până la

3 m/s, o capcană de condens (fi g. 3), plasată în zona umedă a sistemului de aer, separă condensul la fel de efi cient ca şi un recipient de aer (fi g. 1).

b) Uscătoare de aer comprimatPe lângă cele deja menţionate, există şi alte puncte de colectare şi purjare care se regăsesc în uscătoarele de aer comprimat.

Uscătoare cu refrigerare:Condensul este separat în uscătoarele cu refrigerare datorită efectului de con-densare prin răcirea aerului.

Uscătoare cu adsorbţie:Datorită efectului considerabil de răcire pe traseul de aer, se poate colecta condens la prefi ltrul 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 localeDacă nu există sisteme centrale de uscare, la separatoarele locale mon-tate imediat înainte de consumatori se colectează mari cantităţi de condens. Însă aceste sisteme necesită o întreţi-nere deosebit de intensivă.

2. Sisteme de purjareÎn prezent se utilizează în principal trei sisteme:

a) Purjoare cu fl otorPurjorul cu fl otor reprezintă unul dintre cele mai vechi sisteme de purjare şi a înlocuit complet purjarea manuală ine-fi cientă şi neviabilă. Cu toate acestea, chiar şi purjarea condensului folosind principiul cu fl otor (fi g. 4) s-a dovedit extrem de predispusă la defecţiuni dato-rită impurităţilor din aerul comprimat

b) ElectroventileElectroventilele cu comandă în timp

sunt mai fi abile decât purjoarele cu fl otor, dar trebuie verifi cate cu regu-laritate pentru a nu se înfunda şi contamina. Reglajul incorect al perioadelor de deschidere ale electroventilului poate cauza pierderi de aer şi consum mai mare de energie.

c) Purjoare de condens cusenzor electronic de nivel La ora actuală, sunt utilizate în principal purjoarele cu senzor electronic de nivel (fi g. 5). Acestea au avantajul că fl o-torul, care este foarte expus defectelor, este înlocuit de un senzor electronic. Aceasta elimină defectele cauzate de murdărie sau uzură mecanică asociate purjoarelor cu fl otor. Mai mult, pierderile de aer (care apar în cazul purjoarelor cu fl otor) sunt eli-minate datorită controlului automat al perioadelor de deschidere ale ventilului. Alte benefi cii constau în auto-monitorizare 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 trebuie montată o conductă scurtă echipată cu un robinet de izolare (fi g. 2 şi 3). Aceasta permite ca în timpul operaţiu-

Fig. 3: Capcană de condens cu purjor în zona "umedă" a unui sistem de aer comprimat

Fig. 2: Separator centrifugal de condens cu purjor de condens

Fig. 4: Purjor cu flotor pentru condensul din aerul comprimat

Fig. 5: Purjor de condens cu senzor electronic de nivel (ECO-DRAIN)

Aquamat

ECO-DRAIN

Către reţeaua de aer comprimat

Fig. 1: Condensul se acumulează în anumite puncte în fiecare sistem de aer comprimat

nilor de întreţinere purjorul să fi e izolat iar sistemul de aer comprimat poate să rămână în funcţiune.

www.kaeser.com

1312

Condensul: tratare sigură şi economicăCapitolul 5

Termenul de "condens" este derutant deoarece se poate înţelege greşit că acesta se referă numai la vapori de apă condensaţi. Aveţi grijă! Fie-care compresor funcţionează ca un aspirator supradimensionat: aspiră poluanţii din mediul înconjurător şi îitransmite într-o formă concentrată condensului din aerul comprimat netratat.

1. De ce se tratează condensul?Utilizatorii care înlătură condensul pur şi simplu aruncându-l în reţeaua de canalizare riscă amenzi serioase. De ce? Deoarece condensul care se acu-mulează în timpul producerii 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, fi er şi alte substanţe datorate creşterii gradului de poluare a mediului. În Germania, înlăturarea condensului este reglementată de Documentul privind gospodărirea apelor. Acest document prevede că apa poluată trebuie tratată în conformitate cu "regle-mentările tehnice general recunoscute". Aceasta se referă la toate tipurile de condens – inclusiv condensul de la compresoarele "oil-free".Există limite legale pentru toţi agenţii poluanţi şi pentru valorile pH-ului. Acestea variază în funcţie de fi ecare stat federal şi de ramura tehnică impli-cată. Limita maximă admisă pentru hidrocarburi, de exemplu, este de 20 mg/l, iar limita pH-ului pentru condensul deversat variază între 6 şi 9.

2. Compoziţia condensului(fi g. 1).a) DispersieCondensul poate avea diferite com-poziţii. În general, dispersia apare la compresoarele cu şurub răcite cu fl uid care funcţionează cu fl uide de răcire sintetice, cum este de exemplu "Sigma Fluid S460" de la Kaeser. Acest con-dens are în mod normal o valoare a

pH-ului între 6 şi 9, putând fi consi-derat neutru. În cazul acestui condens, agenţii poluanţi aspiraţi din atmosferă sunt reţinuţi de stratul de ulei ce se formează cu uşurinţă la suprafaţaapei.

b) EmulsieUn semn de emulsie vizibil îl constituie un fl uid lăptos care nu se separă nici după câteva zile. Această compoziţie apare adesea în cazul compresoa-relor cu piston, cu şurub şi cu palete culisante care funcţionează cu uleiuri convenţionale. Agenţii poluanţi dintr-o astfel de compoziţie sunt de asemenea reţinuţi de ulei. Datorită amestecului gros, stabil, uleiul, apa şi agenţii poluanţi precum praful şi metalele grele nu se pot separa doar prin acţiunea gravitaţiei. Dacă aceste uleiuri conţin compuşi de ester, atunci condensul poate fi agresiv şi trebuie neutralizat. Tratarea acestui tip de con-dens este posibilă doar cu echipamente separatoare de emulsie.

3. Îndepărtarea specializată a condensuluiDesigur, este posibilă colectarea con-densului şi tratarea acestuia de către o fi rmă specializată. Totuşi aceasta

generează costuri între 40 şi 150 €/m³. Ţinând cont de cantitatea de condens acumulată, tratarea locală a acestuia constituie metoda mai economică. Aceasta are avantajul că rămâne de îndepărtat, în conformitate cu regle-mentările referitoare la protecţia mediului, numai 0,25% din volumul original.

4. Procesul de tratarea) Pentru dispersiiPentru tratarea acestui tip de con-dens se foloseşte un separator cu treicamere, două camere de separare iniţială şi o cameră cu fi ltru de carbon activ (fi g. 2). Separarea propriu-zisă este realizată de forţa gravitaţională. Stratul de ulei care pluteşte la suprafaţa fl uidului din camera de separare este colectat într-un recipient şi înlăturat ca ulei rezidual. Apa rămasă este apoi fi ltrată în două etape şi poate fi deversată ca apă uzată. Prin acest proces se econo-misesc până la 95% din costul tratăriicondensului de către o fi rmă speciali-zată. Acest tip de separatoare poate fi furnizat pentru compresoare cu debite de până la 105 m³/min. Dacă este necesar, pot fi conectate în paralel mai multe separatoare.

b) Pentru emulsiiÎn general, pentru tratarea emulsi-ilor stabile sunt folosite două tipuri de separatoare:Sistemele de separare cu membrană acţionează pe principiul ultra-fi ltrării, uti-lizând aşa-numita curgere transversală. În timpul acestui proces, condensul prefi ltrat curge de-a lungul membranei.

O parte din condens penetrează membrana, şi părăseşte separatorul sub formă de apă curată ce poate fi deversată ca apă uzată. 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 fi ltrat. Acestea sunt reţinute cu uşurinţă în fi ltre cu o anumită dimen-siune a porilor. Apa purifi cată poate fi evacuată ca apă uzată.

Fig. 1: Fiecare compresor aspiră vapori de apă şi poluanţi, împreună cu aerul atmosferic. Condensul acumulat din aerul comprimat (fig. 1.1) trebuie prin urmare să fie eliberat de ulei şi alţi contaminanţi (fig. 1. 2) înainte de a putea fi evacuat ca apă uzată. 3)

Fig. 2: Sistem de separare a condensului pentru tehnica aerului comprimat folosind principiul gravitaţiei (schemă funcţională)

Cameră de destindere

Rezervor pre-separare

Colector de reziduuri detaşabil

Colector de ulei

Prefi ltru

Cartuş fi ltrant principal

Ieşire apă

Robinet de preluare probe de condens pentru testul de nebu-lozitate

www.kaeser.com

1514

Pres

sure

100

20

Mot

or p

ower

in %

Full load

IdleStop

Time

t2

Pmax

Pmin

100

20

Mot

or p

ower

in %

Full load

IdleStop

Time

t2

Pmax

Pmin

t3

t2

t3 t2 t3

Pres

sure

Controlul efi cient al compresoruluiCapitolul 6

Prin adaptarea corespunzătoare a debitului livrat la cererea fl uctuantă de aer comprimat, fazele mari con-sumatoare de energie, şi prin urmare costisitoare, de încărcare parţială pot fi eliminate aproape total. Prin urmare, controlerul compresorului joacă un rol esenţial în asigurarea efi cienţei energetice optime.

Compresoarele care funcţionează la mai puţin de 50% încărcare ar trebui să tragă semnale puternice de alarmă în ceea ce priveşte pierderile însem-nate de energie. Mulţi utilizatori nici nu sunt conştienţi de acest lucru deoarece compresoarele lor au un indicator care

arată numai orele de funcţionare, nu şi orele de mers în sarcină. Sistemele de comandă bine adaptate pot ajuta prin creşterea factorului de încărcare până la peste 90%, obţinând economii de energie de până la 20% sau mai mult.

1. Control interna) Comandă de mers în sarcină/ golMajoritatea compresoarelor au motoare de antrenare trifazice asincrone. Însă, frecvenţa de pornire permisă a acestora devine mai joasă pe măsură ce motorul este mai mare. Aceasta nu corespunde frecvenţei de pornire necesare pentru a cupla şi decupla compresorul cu dife-

renţe mici care să satisfacă cererea efectivă de aer comprimat. Aceste cicluri doar descarcă zonele presuri-zate din sistemul compresor. Motorul de antrenare, pe de altă parte, trebuie să continue să funcţioneze o anumită perioadă pentru a evita depăşirea frec-venţei sale de pornire.(fi g. 1). Puterea necesară pentru a antrena motorul în timpul acestei perioade de mers în gol trebuie privită ca o pierdere. Consumul de energie al unui compresor la mers în gol reprezintă circa 20% din energia necesară funcţionării în sarcină. Sistemele de control moderne, optimi-zate de calculator, cum ar fi controlul Quadro cu selectarea automata a modului de funcţionare optimă (fi g. 2), controlul Dynamic cu mers în gol dependent de temperatura motorului (fi g. 3) şi controlul Vario cu perioade de mers în gol variabile calculate(fi g. 4) ajută la menţinerea la minim a perioadelor costisitoare de mers în gol şi asigură protecţia maximă a motorului.

Controlere proporţionale care restricţi-onează admisia nu sunt recomandate, deoarece compresorul necesită circa 90% din energia cu care ar trebui să furnizeze 100% din debitul nominal de aer, pentru a furniza doar 50% din acest debit.

b) Antrenare cu frecvenţă variabilăEfi cienţa compresoarele cu turaţie con-trolată de un convertizor de frecvenţă (fi g. 5) nu este constantă în toată gama de control. De exemplu, pentru un motor de 90 kW, în gama de control între 30 şi 100%, efi cienţa se reduce de la 94 până la 86%. La aceasta se adaugă pierderile convertizorului de frecvenţă şi caracteristica de putere neliniară a com-presoarelor. Compresoarele controlate de un convertizor trebuie să fi e operate în gama de control 40-70%: acesta este intervalul pentru performanţe optime. De asemenea, toate componentele trebuie proiectate pentru 100% încăr-

Fig. 1: Control sarcină maximă – mers în gol – pornit/ oprit, cu perioade de mers în gol fixe, aşa-numitul control Dual

Fig. 2: Control sarcină maximă – mers în gol – pornit/ oprit, cu selectarea automata a modului de funcţi-onare optimă, aşa-numitul control Quadro

care. În cazul în care compresoarele cu turaţie variabilă sunt utilizate necores-punzător pentru o aplicaţie, acestea se pot transforma în mari consumatoare de energie fără ştirea utilizatorului. Aceasta înseamnă că antrenarea cu frecvenţă variabilă nu constituie unpanaceu universal în ceea ce priveşte funcţionarea efi cientă şi economică.

2. Clasifi carea consumului de aerÎn general, ţinând cont de funcţia lor, compresoarele pot fi clasifi cate înunităţi care preiau sarcina (consumul) de bază, medie şi de vârf sau aşteaptă în rezervă.

a) Consumul de bazăConsumul de bază este debitul de aer necesar în mod constant pentru o uni-tate de producţie.

b) Consumul de vârfPrin contrast, consumul de vârf este debitul de aer cerut în momentele de consum maxim. Acesta este variabil datorită variaţiei cererii de la diverşi consumatori. Pentru a răspunde cât mai bine diver-selor cerinţe de consum, fi ecare compresor trebuie să fi e controlat indi-vidual printr-un controler intern. Aceste controlere subordonate 'slave' trebuie să poată susţine funcţionarea compresoarelor şi, deci, alimentarea cu aer comprimat în cazul apariţiei unei defecţiuni a controlerului central coor-donator 'master'.

3. Control centralControlerele centrale moderne, echi-pate cu software bazat pe web, sunt capabile atât să coordoneze funcţio-narea compresorului într-o staţie de aer comprimat, pentru a asigura o efi cienţă energetică optimă, cât şi să asigure posibilitatea de a aduna date de per-formanţă şi documente doveditoare ale efi cienţei sistemului de alimentare cu aer comprimat.

100

20

Mot

or p

ower

in %

Full load

IdleStop

Time

t2

Pmax

Pmin

t2

Control pressure

Pres

sure

100

20

Mot

or p

ower

in %

Full load

IdleStop

Time

Pmax

Pmin

Idling, only with high motor temperatureVariable maximum switching frequency

Motor temperature

Pres

sure

100

20

Mot

or p

ower

in %

Full load

IdleStop

Time

Pmax

Pmin

1 hourMaximum number of motor starts: 6 per hour

Pres

sure

Fig. 5: Control continuu al debitului livrat cu turaţie variabilă (convertizor de frecvenţă)

Fig. 3: Control Dynamic, bazat pe controlul Dual, cu mers în gol dependent de temperatura motorului

Fig. 4: Control Vario cu perioade de mers în gol variabile calculate

www.kaeser.com

1716

1,6 - 6,3 m³/min + 3,9 m³/min + 5,7 m³/min5,7 m³/min în rezervă

Repartizarea sarcinii în funcţie de consum

2 x 4,5 m³/min + 8 m³/min + 5,7 m³/min +5,7 m³/min în rezervă

~ 95 %

~ 95 %

~ 60 %

~ 40 %

2 x 8 m³/min +8 m³/min în rezervă

16 m³/min +16 m³/min în rezervă

schimbul 1

schimbul 2

schimbul 3

15 m³/min

9 m³/min

4 m³/min

Controlul efi cient al compresoruluiCapitolul 6

a) Repartizarea sarcinii (splitare)Aceasta 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 unităţide producţie (fi g. 6).b) Funcţiile controlerului centralCoordonarea funcţionării unei staţii de compresoare este o sarcină difi -cilă şi complexă. Controlerele centrale moderne nu trebuie numai să acti-veze şi în acelaşi timp să dezactiveze compresoare de diferite mărci şi dimen-siuni. Ele trebuie să fi e, de asemenea, capabile să monitorizeze necesarul de întreţinere al sistemului, să echilibreze orele de funcţionare ale echipamentelor şi să înregistreze alarmele pentru a minimiza costurile de service şi pentru a maximiza fi abilitatea.

c) Gradarea corectăPentru ca un controler central să func-ţioneze cu efi cienţă maximă, este necesară gradarea perfectă a compre-

Fig. 6: Repartizarea sarcinii între compresoare de diferite mărimi în funcţie de consumul de aer comprimat

Fig. 7: Gama largă de posibilităţi de conectare pentru un controler central ajută la îmbunătăţirea semnificativă a funcţionării eficiente energetic a unei staţii de aer comprimat

soarelor din staţia de aer comprimat. Suma debitelor de aer comprimat a compresoarelor de vârf trebuie, deci, să fi e mai mare decât debitul compre-sorului de bază ce urmează a fi cuplat. Dacă se utilizează un compresor cu convertizor de frecvenţă, gama de reglaj a acestuia trebuie să fi e mai mare decât debitul compresorului de bază ce urmează a fi cuplat, altfel nu poate fi garantată efi cienţa furnizării aerului comprimat.

d) Siguranţa transferului de dateO altă cerinţă importantă necesară funcţionării perfecte şi efi cienţei con-trolerului central de comandă este siguranţa transferului de date. Trebuie să se asigure transferabilitatea mesajelor între toate compresoarele şi între compresoare şi controlerul central. În plus, căile de comunicaţie trebuie monitorizate pentru ca defectele de tipul pierderii continuităţii la un cablu de conexiune să fi e imediat recunoscute. Metodele de transfer obişnuite sunt:

1. Contacte fără potenţial2. Semnale analogice 4 – 20 mA 3. Interfeţe de comunicaţie, ex.: RS 232, RS 485, Profi bus DP sau Ethernet.Cea mai modernă metodă de transfer este Ethernet. Acest sistem poate trans-mite volume mari de date într-un timp foarte scurt. Atunci când este combinat cu sisteme de monitorizare şi tehnologii moderne de telecomunicaţii există şi posibilitatea conectării şi monitorizării de la distanţă. Aceasta înseamnă că nu este obligatorie amplasarea contro-lerelor centrale în instalaţia propriu-zisă de aer comprimat (fi g. 7).

Centru de service KAESER

Telefon

Tabletă

Laptop

Desktop

WWW

www.kaeser.com

1918

t

p/bar

6,5

7

7,5

p

p

K1

K2

K4

K3

WP

p/bar

7.7

7.0

7.5

t/s

pmax

pmint t

p

pO2

p

pmin

pu2

pu1

WP

pO1

t

xx

p

pO2

p

pmin

pu2

pu1

WP

pO1

t

xxxx

21

t t

Cascadă Control în bandă fără presiune stabilită

SAM cu presiune stabilită

SAM cu presiune necesară

Necesară

Alarmă

Alarmă

Alarmă

Coordonarea optimă a compresoarelor în funcţie de consum

Capitolul 7

Sistemele de aer comprimat sunt în mod obişnuit compuse din mai multe compresoare de dimensiuni similare sau diferite. Deoarece un control corespunzător este esenţial pentru a asigura funcţionarea efi -cientă a sistemului, este nevoie de un controler central pentru a coor-dona funcţionarea echipamentelor individuale: astfel producţia de aer comprimat este precis adaptată la consumul real de aer comprimat iar efi cienţa maximă este asigurată în permanenţă.

Sistemele cunoscute ca şi controlere interne ale compresoarelor trebuie considerate ca şi sisteme de reglaj în vederea aplicării tehnicilor de reglare şi control. În principal aceste tehnici de control se împart în patru grupe:

1. Control în cascadăControlul în cascadă este metoda clasică de control al unui grup de com-presoare. Astfel fi ecare compresor este scos sau adăugat în funcţie de presiunile de comutare în vederea adaptării la consumul din sistem. Dacă trebuie coordonate mai multe compre-soare, prin această strategie rezultă un sistem de control în cascadă, sau în trepte. Când cererea de aer com-primat este scăzută, funcţionează un

singur compresor iar presiunea creşte şi fl uctuează în intervalul 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 (fi g. 1, secţiunea 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 nee-tanşeităţi şi a pierderilor de energie aferente; pe de altă parte, în cazul în care consumul este mare, presiunea scade mult sub valoarea presiunii nominale de lucru şi rezerva de pre-siune din sistem este redusă. Indiferent dacă se utilizează presostate clasice cu membrană, manometre cu contact sau senzori electronici de presiune, pentru controlul în cascadă, variaţia totală de presiune va fi foarte mare, datorită alocării individuale a compresoarelor pentru un anumit interval de presiune. Cu cât numărul de compresoare uti-lizate este mai mare, cu atât creşte şi intervalul de variaţie generală a pre-siunii. Aceasta conduce la un reglaj inefi cient cu deja menţionatele presiuni mai mari, pierderi prin neetanşeităţi şi pierderi de energie. Prin urmare, sis-temele de reglaj în cascadă trebuie

înlocuite cu alte metode de reglaj atunci cand sunt utilizate în combinaţie cu mai mult de două compresoare.

2. Control în bandă de presiuneSpre deosebire de sistemele cu reglaj în cascadă, controlul în bandă de pre-siune (fi g. 1, secţiunea 2) permite coordonarea mai multor compresoare într-un interval unic determinat de pre-siune. Aceasta permite ca intervalul de presiune, în care este reglată staţia de aer comprimat, să fi e menţinut într-o bandă relativ îngustă.

2. a) Control simplu în bandă de presiune Versiunile simple de control în bandă de presiune nu sunt capabile să coor-doneze funcţionarea compresoarelor de dimensiuni diferite; prin urmare, acestea nu îndeplinesc cerinţele pentru a acoperi sarcina de vârf în reţelele de aer comprimat care tre-buie să se adapteze la un consum în continuă schimbare. Prin urmare, această metodă a fost înlocuită cu un sistem care, bazat pe perioadele de scădere şi creştere a presiunii, îşi propune să controleze compresoarele adecvate şi astfel să acopere vârful de consum de aer comprimat. Această abordare de reglaj are totuşi o bandă relativ mare pentru variaţia presiunii (fi g. 2). În plus, la fel ca la controlul în cascadă, reacţiile compresoarelor şi reţeaua de aer comprimat nu sunt luate în considerare, ceea ce duce la o posibilă cădere a presiunii sub valoarea minimă. Prin urmare, este necesar să se menţină o distanţă de siguranţă între presiunea minimă necesară şi cea mai mică presiune de comutare a sistemului de reglaj.

2. b) Control în bandă de presiune cu urmărirea presiunii stabiliteControlul în bandă de presiune cu urmărirea presiunii stabilite a adus o îmbunătăţire semnifi cativă impor-

tantă (fi g. 1, secţiunea 3). Această metodă se străduieşte să menţină o anumită presiune stabilită şi, în funcţie de cererea de aer comprimat, poate decide comanda unor compresoare de dimensiuni diferite. Avantajul principal al acestei variante de reglaj este că permite ca presiunea medie de funcţi-onare a sistemului de aer comprimat să fi e redusă semnifi cativ şi, prin urmare, ajută la realizarea de economii conside-rabile de energie şi bani.

3. Control presiune necesarăControlul presiunii necesare (fi g. 1, secţiunea 4) este în prezent metoda optimă de reglaj. La această variantă, nu sunt necesare limitele de presiune maximă şi minimă ci doar cea mai mică presiune de lucru posibilă astfel încât presiunea în punctul de măsurare a senzorului de presiune să nu scadă sub presiunea minimă admisă (fi g. 3). Luând în considerare toate pierderile posibile cauzate de creşterea presi-unii, timpul de pornire, perioadele de reacţie şi de mers în gol, precum şi de controlul turaţiei atunci când este cazul, această metodă de reglaj stabileşte o performanţă optimă în ceea ce priveşte comanda şi selecţia compresoarelor. Datorită recunoaşterii timpilor de reacţie individuali, sistemul este capabil să evite scăderea presiunii de lucru sub presiunea minimă admisă (fi g. 4). Cu această nouă metodă adaptivă 3Dadvance Control, care este inclusă în controlerul central SIGMA AIR MANAGER 2 (SAM 2), este posibil să se reducă şi mai mult consumul de energie faţă de controlul în bandă de presiune cu urmărirea presiunii stabi-lite. În plus, potenţialul de subestimare a presiunii stabilite este eliminat şi este surprinzător de simplu pentru operator să ajusteze singur presiunea necesară.

Fig. 1: Diferite variante de control ale compresoarelor

Fig. 2: Presiunea optimă este stabilită luând în considerare toate pierderile relevante pentru control

Fig. 4: Sistemul previne scăderea presiunii de lucru sub presiunea minimă necesară

Fig. 3: În cazul controlului presiunii necesare, nu mai este nevoie de introducerea limitelor de presiune maximă şi minimă

3 4

Curbă de presiune Vector valoare medie (tendinţă)

www.kaeser.com

2120

Economii de energie prin recuperare de căldurăCapitolul 8

Ca urmare a creşterii continue a pre-ţurilor la energia electrică, utilizarea efi cientă a energiei nu este impor-tantă doar pentru mediu, ci este şi o tot mai mare necesitate economică. Producătorii de compresoare pot să furnizeze diverse soluţii în acest sens, precum de ex. sistemele de recuperare a căldurii produse de compresoarele cu şurub.

1. Compresoarele generează în primul rând căldurăGreu de crezut, adevărul este că 100% din energia electrică utilizată de com-presoare se transformă în căldură. Acţiunea de comprimare a aerului încarcă aerul din compresor cu energie potenţială (fi g. 1). Această energie este eliberată în momentul utilizării prin expansiunea aerului comprimat însoţită de absorbţia căldurii din mediul înconjurător.

2. Modalităţi de recuperare a călduriiUtilizatorii care doresc să economi-sească mai mult cu staţia lor de aercomprimat pot alege una dintre urmă-toarele 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 fl uid/ulei constă în utilizarea căldurii din aerul de răcire încălzit rezultat de la compresor. Acest aer încălzit este direcţionat cu aju-torul unei tubulaturi pentru a fi folosit la încălzirea încăperilor în depozite şi ate-liere. Aerul cald poate fi de-asemenea utilizat şi în alte aplicaţii precum uscare, perdele de căldură şi preîncălzire aer de ardere. Când aerul încălzit nu este necesar, este eliberat în exterior prin-tr-o clapetă sau jaluzea manuală sau automată. Jaluzeaua poate fi reglată cu ajutorul unui termostat pentru a menţine temperatura constantă dorită. Metoda de încălzire a încăperilor per-mite recuperarea a 96% din energia electrică consumată de un compresor

care este folosită apa: pentru încălzire, spălătorie sau duşuri, producţie sau curăţare industrială umedă. Cu ajutorul acestor schimbătoare de căldură pot fi atinse temperaturi ale apei de până la 70 °C. Experienţa arată că pentru compresoare cu capacitate de la 7,5 kW în sus, costurile adiţionale pentru aceste sisteme de recuperare a căldurii se amortizează în doi ani. Desigur, cu condiţia unei dimensionări corecte.

3. Considerente în ceea ce priveşte fi abilitateaÎn mod normal, sistemele de răcire pri-mare ale compresoarelor nu ar trebui niciodată utilizate atât pentru răcire cât şi pentru sistemul de recuperare a căldurii. Motivul este că 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 instala 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 continuasă funcţioneze (fi g. 2 şi 3).

4. Până la 96% energie utilizabilăCea mai mare parte a energiei recupe-rabile sub formă de căldură, aproximativ 76%, se găseşte în uleiul de răcire al compresorului, aproximativ 15% chiar în aerul comprimat şi până la 5% sunt pierderile prin căldură din motor. Într-un compresor cu şurub complet închis răcit cu fl uid/ ulei chiar şi pierderile de căldură ale motorului electric pot fi recuperate sub formă de aer cald. Aceasta face ca proporţia totală a ener-giei disponibile sub formă de căldură să ajungă la 96%.

Din energia rămasă, 2% radiază din compresor şi 2% rămâne în aerul com-primat (fi g. 1).

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 implicat este relativ mic. Investiţia se recuperează rapid în funcţie de condiţiile locale, scopul

Economii potenţiale de energie prin recuperare de căldurăEconomii de energie

prin optimizareasistemului

Investiţia în sistemul de aer comprimat

Costuri de întreţinere

Costuri cu energia electrică

Economii potenţiale de energie

Fig. 4: Recuperarea de căldură oferă un potenţial semnificativ de economii suplimentare de energie

cu şurub. Şi acest lucru este avantajos chiar şi pentru echipamente mici, deoa-rece un compresor de 7,5 kW poate să producă cu uşurinţă sufi cientă căldură pentru a încălzi o locuinţă obişnuită.

b) Apă caldăApa caldă poate fi recuperată pentru diverse scopuri de la un compresor răcit cu aer sau cu apă prin intermediul unui schimbător de căldură instalat în circuitul uleiului de răcire al blocului de compresie. Se utilizează schimbă-toare de căldură cu plăci, standard sau autoprotejate, în funcţie de scopul în

Aprox. 96 %căldură recuperabilă

Aprox. 15 %căldură recuperabilă prin răcirea aerului comprimat

Aprox. 2 %din căldură rămâne înaerul comprimat

Aprox. 2%căldură degajată de compresorîn mediul ambiant

100%Putere electricăconsumată totală

Aprox. 76%căldură recuperabilă prinrăcirea fluidului

Aprox. 5%căldură degajată de motorul de antrenare

25 %Căldură ambiantă

25 %Potenţialenergetical aeruluicomprimat

Fig. 1: Diagrama fluxului de căldură

Fig. 2: Conectarea corectă a compresoarelor la un sistem de recuperare a căldurii

pentru care se utilizează căldura şi metoda de recuperare aleasă (fi g. 4).

Schimbător de căldură(intern)

Compresor cu şurubrăcit cu aer

Apă caldă

Apă rece

Încălzire cu apă caldă

Duş

Rezervor de apă caldă

Fig. 3: Sistem de recuperare a căldurii cu apă caldă

www.kaeser.com

2322

Proiectarea şi instalarea unei reţele noi de distribuţie a aerului comprimat

Capitolul 9

Aerul comprimat este o sursă efi cientă de energie dacă toate com-ponentele sale de producţie, tratare şi distribuţie sunt perfect armonizate între ele În plus, proiectarea corectă a sistemului şi dimensionarea şi instalarea corespunzătoare a reţelei de distribuţie a aerului sunt, de ase-menea, esenţiale.

1. Producţia economică a aerului comprimatCând se ţine cont de costul energiei, al mediului de răcire, al întreţinerii şi al amortizării utilajelor, costul fi ecărui metru cub de aer comprimat produs, este, în funcţie de dimensiunea compre-sorului, 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. Infl uenţa tratării aerului asupra reţelei de aer comprimat Oricum, 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 consumatorilor de aer şi ale con-ductelor aferente. Când pe conducte se transportă aer comprimat umed, este esenţial să fi e utilizate conducte rezistente la coroziune. De asemenea, trebuie verifi cat dacă eventuale con-ducte inadecvate nu au un impact negativ şi asupra calităţii aerului com-primat obţinut după sistemul de tratare.

a) Uscătoarele cu refrigerare reducnecesarul de întreţinereUscarea prin refrigerare oferă o calitate a aerului comprimat sufi cientă pentrua satisface 80% din aplicaţii. Adesea,

uscătoarele cu refrigerare economi-sesc căderile de presiune cauzate de fi ltrele 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 costuri în ceea ce priveşte întreţinerea şi reparaţiile consumatorilor de aer comprimat şi a reţelelor de conducte pot fi cu uşu-rinţă de zece ori mai mari decât costul uscării prin refrigerare.

b) Sisteme combinate cu economie de spaţiuPentru aplicaţii mici sau locale, sunt dis-ponibile de asemenea şi sisteme de aer comprimat, cu economie de spaţiu, for-mate din compresor cu şurub, uscător cu refrigerare şi eventual recipient de aer (fi g. 1).

3. Proiectarea şi instalarea unei reţele de distribuţie a aeruluiLa 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 sufi cient pentru unităţile de producţie

mici şi mijlocii, deoarece nu generează problemele întâlnite într-o reţea de aer comprimat mare, cum ar fi costurile de instalare ridicate, pericolul înghe-ţului conductelor exterioare neizolate şi pierderile mari de presiune datorate traseelor lungi de conducte.

a) Dimensionarea corectă a reţeleiÎntotdeauna este nevoie de un calcul pentru a dimensiona corect reţeaua de aer comprimat. Acesta 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 individuale pot fi considerate după cum urmează (fi g. 2):

Reţea principală 0,03 barConducte de distribuţie 0,03 barConducte de conexiune 0,04 barUscător cu refrigerare 0,20 barFiltru/regulator/lubrifi catorşi furtunuri 0,50 barTotal max. 0,80 bar

Această listă arată importanţa calcu-lului căderilor de presiune din secţiunile individuale. De-asemenea ar trebui să se ţină seama de fi tingurile turnate şi robinetele de izolare. De aceea nu este sufi cient 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 fi tinguri 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 o formulă verifi cată în practică (fi g. 3)sau cu ajutorul nomogramelor (anexa 1, pag. 54).De asemenea se pot utiliza ser-viciile online 'Instrumente utile'

de la KAESER (www.kaeser.ro/Online_Services/Toolbox).

b) Trasee de conducte cu economie de energiePentru a economisi energie, traseul conductelor ar trebui să fi e 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° produc căderi mari de presiune

plastic costă aproximativ la fel dacă se consideră şi costurile de instalare. Con-ductele din inox sunt cam cu 20% mai scumpe. Totuşi, metodele de prelucrare mai efi ciente au determinat scăderea preţurilor în ultimii ani.Majoritatea producătorilor oferă tabele în care sunt prezentate condiţiile optime pentru fi ecare 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 specifi caţia pentru reţea. Numai aşa se poate obţine o reţea de aer comprimat cu adevărat bună.

d) Important – îmbinarea corectăConductele trebuie să fi e îmbinate fi e prin sudare, cu adeziv sau fi letate 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 difi cil de demontat.

Fig. 2: Componente principale ale unei reţele de distribuţie a aerului: reţea principală (1), conducte de distribuţie (2), conducte de conexiune (3), uscătoare (4), unităţi FRL/ racorduri (5)

Fig. 1: Sistemul de aer comprimat AIRCENTER totul într-unul, cu economie de spaţiu, care asigură producţia, tratarea şi stocarea aerului comprimat

şi ar trebui înlocuite cu coturi cu rază mare. În loc de robinetele de apă cu sertar obişnuite ar trebui utilizate robi-nete cu bilă sau fl uture 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 trebuie să se facă de sus sau cel puţin din lateral. Conducta principală trebuie să coboare cu o pantă de 2 la 1000. Cel mai de jos punct al acestei conducte trebuie prevăzut cu posibili-tatea montării unui purjor de condens. În zonele de aer uscat, conducta poate fi orizontală cu linii secundare conec-tate direct în jos.

c) Ce material să utilizăm pentru conducte?Nu se pot face recomandări specifi ce cu privire la proprietăţile materialelor. Totuşi, datorită sarcinilor termice mari asociate compresoarelor, conduc-tele metalice sunt întotdeauna prima opţiune. Numai preţul nu poate infl u-enţa foarte mult alegerea, deoarece conductele din oţel zincat, cupru sau

1.6 x 103 x V1.85 x L∆p x ps

di =√5

Fig. 3: Formula aproximativă pentru determinarea diametrelor conductelor

d i = Diametrul interior al conductei (m)p s = Presiunea din sistem (absolută în Pa)

L = Lungime nominală (m)V = Debit de aer (m³/s)∆ p = Cădere de presiune (Pa)

Formula aproximativă:

www.kaeser.com

2524

VC x ∑ tx

VL = –––––––––––T

t1 t2 t3 t4 t5

T

Optimizarea unei reţele existente de distribuţie a aerului comprimat

Capitolul 10

În fi ecare an se iroseşte inutil o mare cantitate de bani din cauza sistemelor de distribuţie îmbătrânite sau prost întreţinute, care permit ca energia să se piardă în loc să fi e uti-lizată. Rezolvarea acestor defi cienţe necesită o gândire atentă şi implică multă muncă. Prezentăm în conti-nuare câteva sfaturi utile cu privire la recondiţionarea unei reţele de aer comprimat.

1. Cerinţa de bază: aer comprimat uscat La planifi carea unei reţele noi, se pot evita greşelile care ar putea genera probleme în viitor. Modernizarea unei reţele de aer comprimat existente nu este întotdeauna simplă şi este fără rost dacă aerul ce alimentează reţeaua de distribuţie este umed. Înainte de a începe o astfel de modernizare, asigu-raţi-vă că aerul este uscat la sursă.

2. Ce se întâmplă în cazul în care există o cădere excesivă de presiune în reţeaua de distribuţie a aerului?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. Contaminanţii din aerul comprimat se depun pe pereţii con-ductelor, reducând diametrul efectiv şi îngustând calea de trecere a aerului comprimat.

a) Înlocuire sau sufl areDacă depunerile sunt foarte aderente s-ar putea să trebuiască înlocuite sec-ţiuni întregi din conducta afectată. Totuşi, este posibilă sufl area conduc-telor dacă diametrul interior este doar uşor îngustat de depuneri, urmată de o uscare completă înainte de a le repune în funcţiune.

b) Instalarea de conducte suplimentareO bună metodă de a mări diametrul efectiv al unei reţele de aer este de a

conecta o a doua conductă în paralel. De-asemenea poate fi instalată o a doua reţea inel dacă diametrul ţevilor din reţeaua inel existentă este prea mic (fi g.1).Dacă este corect dimensionată, o conductă suplimentară sau un inel dublu nu numai că elimină problema căderii de presiune, dar în acelaşi timp măreşte fi abilitatea reţelei de distribuţie în general. Altă posibilitate de a îmbunătăţi curgerea aerului într-o reţea inel constă în utilizarea conductelor încrucişate(fi g. 2).

3. Identifi care şi eliminare pierderiUn prim obiectiv al oricăror lucrări de recondiţionare trebuie să îl constituie

eliminarea, pe cât posibil, a pierderilor de aer din reţea.

a) Determinarea totalului pierderilorÎnainte de a căuta pierderile indivi-duale, trebuie stabilit volumul total al pierderilor din reţea. Acest lucru este relativ simplu de realizat, cu ajutorul unui compresor – toţi consumatorii de aer comprimat sunt conectaţi dar opriţi şi se măsoară timpii de funcţionare în sarcină ai compresorului într-un interval de timp dat (fi g. 3). Rezultatele sunt apoi utilizate pentru a stabili pierderile cu următoareaformulă:

Legendă:VL = Pierderi (m³/min)VC = Debit compresor (m³/min)∑ tx = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

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

b) Măsurarea pierderilorla consumatorii de aerÎn scopul de a determina pierderile la consumatorii de aer comprimat, trebuie ca în primul rând să se măsoare suma tuturor pierderilor de la toate sculele pneumatice, utilajele şi echipamentele conectate (fi g. 4). Apoi se închid robi-netele de izolare montate înainte de fi ecare consumator şi se efectuează iar măsurătoarea pentru a stabili pier-

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

Fig. 2: Mărirea capacităţii reţelei de distribuţie prin adăugarea unor conducte încrucişate

Fig. 4: Măsurarea pierderilor la consumatorii de aer comprimat şi în reţeaua de distribuţie

Fig. 5: Măsurarea pierderilor în reţeaua de distribuţie a aerului

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

Timp (t)

Presiune de lucru

derile din reţeaua de distribuţie (fi g. 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 racordare sau în apropierea aces-tuia. 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 sufi cient pentru debitul cerut, vechea reţea rede-vine un sistem efi cient de distribuţie al aerului comprimat.

www.kaeser.com

2726

tInHR

tRetHR

VWaterHR

Use of hot air

Water heating

Purpose:

Purpose:

Heat recovery8.6

8.7

Energy Saving System Service

Water inlet temperature

Water return temperature

Water volume

°C

°C

m³/hCompressor room installation conditions

DustinessCleanlinessLow

LowHigh

HighVentilation opening

Exhaust opening

present,

present,

Not present

Not present

m²

m²

Jeske-VKI/QUMV-030118-Compressed air station planning-1\04. May 2010

bar

%

Energy Saving System Service

Operating conditions8.

8.1

8.2

8.3

8.4

8.5

Maximum intake temperature

Minimum air pressure (at max. intake temperature)

Maximum relative air humidity (at max. intake temperature)

Minimum intake temperature

Cooling

tImax

PImin

HrelImax

tImin

°C

°C

Air-cooled

Water-cooled

Closed cooling system

Open cooling system

Cooling water quality:

As per KAESER standard

Cooling water inlet temperatures

Cooling water return temperatures

Cooling water pressure

°C

°C

°C

°C

tInMax

tInMin

tRetMax

tRetMin

pCoolW bar(g)

Jeske-VKI/QUMV-030118-Compressed air station planning-1\04. May 2010

Jeske-VKI/QUMV-030118-Compressed air station planning-1\04. May 2010

Energy Saving System Service

7.

7.1

7.2

7.3

Min. required working pressure at the consumer

Pressure losses

What maximum pressure do the compressors need to provide?

across the pipe network

from the activated carbon adsorber

from the sterile fi lter

from the microfi lter

from the microfi lter combination

from other fi lters

from the dryers

Compressor control deviation

Required maximum pressure from the compressors

Pipework material

Alternative: Length of pipe networkm

pACmin

pFSTmin

pFXAmin

pFXmin

pFVmin

bar

bar

bar

bar

bar

pWmin

pP

pACmax

pFSTmax

pFXAmax

pFXmax

pFVmax

bar

bar

bar

bar

bar

bar

bar

pDry

pControl

bar

bar(g

+

+

+

+

+

+

+

+

bar(g)

bar(gpMaxReq

pmin

=

Minimum pressure from the compressoren (pMaxReq - pControl)

Energy Saving System Service

3. Have standby compressors been in use up until now (reserve capacity, back-up)?

4. Is a master controller in use?

No

NoYes, purpose:

Yes, how many?

No

Planned for the future

Yes, which?

Planned for the future:

Base load sequencer

Is heat recovery used?

5.

Master controller SAM_/_

Master controller VESIS

Planned for the future:

What grade of compressed air quality is required?

6.

(refer to worksheet “Compressed air treatment, condensate treatment”)

CentralisedLocal

Compressed air quality class

Airconsumption

Airconsumption

m³/min

m³/min

as per ISO/DIS 8573-1

Remaining

oil content

Remaining

dust

Remaining

water

Jeske-VKI/QUMV-030118-Compressed air station planning-1\04. May 2010

Type/model

(dryer, fi lter, drain etc.)

Designed for

m³/min

Total free air delivery of existing compressors that will continue to be used

= VExisting

Yes

Operator’s

designation

ManufacturerModel

Pressure

bar(g)

Free air delivery

m³/min

Continued

use

planned?2.

No

Yes

Energy Saving System Service

Are compressors already in use?

No

m³/min

Existing compressed air treatment components:

Manufacturerbar(g)

Remarks

e.g. Incorrectly sized

Jeske-VKI/QUMV-030118--Compressed air station planning-1\04.May 2010

Air consumption of tools and machines usedEnergy Saving System Service

What free air delivery do the compressors need to provide?

1.

1.1

Tools,

machines

Air consumption

per tool,

machine

m³/min

No. of

tools,

machines

Load / duty

cycle%

Simultaneity

factor

%

Actual calculated

air consumption

m³/min

x

x

x

x

x

x

x

x

xx

x

x

x

x

x

x

x

x

=

=

=

=

=

=

+

+

+

+

+

Air consumption of all tools

=

1.2

1.3

1.4

Other consumers

Compressed air network leakages

Reserve

+

+

+

VTools

VOther

VLeakage

VReserve

VTotal

m³/min

m³/min

m³/min

m³/min

m³/min

=

Min. req'd free air delivery from the

compressors Jeske-VKI/QUMV-030118-Compressed air station planning-1\04. Mai 2010

Situaţia la faţa locului

ADA

KESS

Soluţie cu

marjă de siguranţă

CAD

Analiza necesarului de aer (ADA) – stabilirea situaţiei actuale

Capitolul 11

Instalaţiile moderne de aer com-primat sunt în general sisteme complexe. Acestea pot fi exploa-tate în cele mai bune şi economice condiţii numai atunci când se ţine cont de acest lucru în toate etapele incluzând planifi carea, extinderea şi modernizarea lor. KAESER a dezvoltat un serviciu complet de instrumente în sprijinul acestor procese. Acesta îmbină elemente clasice cum ar fi componentele sta-ţiei de aer comprimat, consultarea clientului şi consiliere cu ajutorul progreselor moderne în tehnica aerului comprimat.

Aerul comprimat este utilizat în mai multe aplicaţii decât poate cineva să-şi imagineze. Dar, cerinţa comună pentru utilizarea efi cientă a aerului comprimat este producţia fi abilă şi tratarea aerului comprimat propriu-zis. Sistemul de aer trebuie să poată furniza aer în canti-tatea şi la calitatea specifi cată şi la un preţ corect.

1. Consultanţa infl uenţează efi cienţaUn 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

şi pentru amplasarea şi condiţiile spe-cifi ce de funcţionare. Cu alte cuvinte: compresoarele, echipamentul de tra-tare şi reţeaua de conducte trebuie corect alese, dimensionate şi con-trolate. Mai mult, trebuie asigurată o ventilaţie adecvată şi o modalitate de a trata condensul acumulat şi, dacă este posibil, trebuie să existe o metodă de recuperare a căldurii generate de compresoare. Sistemul KESS de eco-nomisire a energiei (Kaeser Energy Saving System) ţine seama de toate aceste aspecte incluzând analiza necesarului de aer, planifi carea (fi g. 1), realizarea practică, instruirea ulteri-oară şi service-ul excepţional. Factorii decisivi precum calitatea consultanţei şi selecţia tehnologiei corecte au cel mai mare potenţial 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 fi ecare ana-liză KESS constă într-o investigaţie amănunţită a cererilor de aer comprimat actuale şi viitoare ale utilizatorului. Acest proces asistat de calculator, ela-borat de Kaeser şi denumit ADA (Air

Fig. 2: Chestionar staţie de aer comprimat pentru a aduna informaţii privind sistemele noi şi existente (vezi anexa de la pag. 56 f.)

Fig. 3: Planul unei reţele de distribuţie a aerului

Fig. 1: Sistemul de analiză al aerului comprimat de la KAESER Kompressoren

Demand Analysis – analiza necesarului de aer), trebuie să ţină seama de con-diţiile specifi ce aplicaţiei:

a) Proiectarea unui nou sistem de alimentare cu aerSe prezintă clientului un chestionar complet care oferă informaţii necesare proiectării noului sistem (fi g. 2). Un consultant KAESER poate apoi inter-preta acest ghid în vederea stabilirii echipamentelor necesare pentru a face faţă în cel mai efi cient mod necesităţilor specifi ce aplicaţiei de aer comprimat. Întrebările acoperă toate aspectele legate de un sistem de aer comprimat economic şi ecologic.

b) Extindere şi modernizare Spre deosebire de proiectele noi, extin-derea sau modernizarea unei instalaţii existente oferă de obicei o bază de ple-care sufi cientă pentru proiectare, care să corespundă cerinţelor specifi ce apli-caţiei. 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 important în special să se determine maximul şi minimul, precum şi valorile medii (fi g. 8, pag. 29).

c) Testarea efi cienţeiunui sistem de aer existentSe recomandă să se verifi ce din când în când efi cienţa sistemului de aer comprimat cu ajutorul unei analize asis-tate de calculator care stabileşte dacă încărcarea compresoarelor este (încă) corectă, dacă sistemele de control sunt (încă) corect programate şi dacă proporţia pierderilor de aer este încă acceptabilă. ADA ar trebui utilizată şi dacă compresoarele trebuie înlocuite cu unele noi. Astfel se vor evita eventu-alele erori în ceea ce priveşte alegerea mărimii compresoarelor care pot deter-mina cicluri de funcţionare inefi ciente şi se va putea alege un sistem central de comandă adecvat.

d) Schimbări în condiţiile de funcţionareEste bine să fi e consultat un specialist atunci când se schimbă condiţiile de funcţionare ale unui sistem de aer com-primat. Deseori modifi cări simple ale metodelor de tratare a aerului sau sta-bilirea presiunii potrivite pot fi efectuate pentru a se adapta noilor condiţii, deter-minând importante economii de bani.

3. Informaţii de la utilizatora) Planul de amplasareTrebuie să existe un plan de amplasare al instalaţiei pentru orientare gene-rală (fi g. 3). Acesta trebuie să indice reţeaua principală de aer comprimat, conductele de distribuţie şi conductele de conexiune. De asemenea trebuie indicate detaliile referitoare la diametre şi materiale, punctele principale de racordare şi orice puncte de racordare la sistemul de aer comprimat cu pre-siuni şi calităţi speciale.

b) Aplicaţii ale aerului comprimatAerul comprimat fi ind un mediu foarte

adaptabil, este esenţial ca utilizatorul să ofere detalii exacte cu privire la specifi cul aplicaţiei aerului: informa-ţiile furnizate trebuie să includă, de exemplu, dacă aerul este folosit ca aer de comandă, pentru tratarea supra-feţelor, pentru scule rotative, pentru curăţare sau ca aer de proces, etc.

c) Compresoare instalatePe lângă model şi tip, trebuie menţio-nate, 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 aerului comprimatÎn ceea ce priveşte tratarea aerului com-primat, este important să se cunoască dacă acest lucru se face la nivel central sau local şi ce clase de calitate sunt necesare. Evident, trebuie specifi cate datele teh-nice ale componentelor iar o schemă de curgere va oferi privirea de ansamblu necesară (fi g. 4, pag. 28).

www.kaeser.com

2928

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

00:0

0:00

29.028.027.026.025.024.023.022.021.020.019.018.017.016.015.014.013.012.011.010.09.08.07.06.05.04.03.02.01.00.0

10

9

bar

m³/

min

Logger1 K2_B95_10Logger1 Pressure_vessel

Logger1 K1_B111_10Logger1 Pressure_before treatment

Logger1 Pressure_Production

Analiza necesarului de aer (ADA) – stabilirea situaţiei actuale

Capitolul 11

e) Controlul şi monitorizareacompresoarelorDeoarece economia unui sistem de aer comprimat este semnifi cativ infl uenţată atât de caracteristicile compresoarelor individuale cât şi de modul în care inter-acţionează între ele, este important să fi e incluse detaliile privind tehnicile de control şi monitorizare folosite.

4. Discuţii între utilizatorşi specialistCând informaţiile de mai sus sunt dis-ponibile, specialistul în aer comprimat trebuie să se familiarizeze cu docu-mentele respective şi apoi să discute orice problemă legată de alimentarea cu aer comprimat. Aceste probleme pot fi : presiune scăzută sau fl uctuantă, calitatea slabă a aerului şi utilizarea necorespunzătoare a compresoarelor sau probleme cu răcirea.

5. InspecţieEtapa 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 (fi g. 5). Experienţa arată că acestea sunt adesea punctele fi nale de racordare.

a) Furtunuri de conectare, regulatoare 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 verifi cate cu grijă. Dacă este instalat un regulator de presiune atunci presiunile (presiunea la intrare şi presiunea la ieşire) trebuie verifi cate în sarcină (fi g. 6). Trebuie verifi cată funcţionarea şi elimi-nate eventualele blocaje ale purjoarelor de condens montate înainte de regu-latoarele de presiune. Acelaşi lucru se

aplică şi în cazul conductelor conectate direct în jos (fi g. 7).

b) Robinete de izolareConductele de distribuţie şi fi tingurile acestora ce se ramifi că din conducta principală au o infl uenţă majoră asupra efi cienţei sistemului. Robinetele de izo-lare şi componentele similare joacă şi ele un rol important: acestea trebuie dimensionate adecvat, să fi e cu sec-ţiune integrală, tip bilă sau fl uture, nu robinete de apă inefi ciente sau robinete de colţ.

Fig. 5: Informativ: inspecţia sistemului de aer comprimat

Staţie de generare aer comprimat

Vopsirecu roboţi

Fig. 4: Schiţă de mână cu schema de curgere P&I a staţiei de aer comprimat

Fig. 6: Combinaţie FRL: filtru - regulator - lubrificator

Fig. 7: Verificaţi prezenţa condensului la ieşirile de aer comprimat

Fig. 8: Analiza necesarului de aer (ADA) cu presiunea din sistem şi structura consumului de aer a unei unităţi de producţie

Condens

c) Inelul principalCel mai important punct îl constituie detectarea cauzelor căderilor de pre-siune cum ar fi secţiunile de curgere îngustate.

d) Sisteme de tratare a aerului comprimatCele mai importante criterii de inspecţie în acest caz sunt punctul de rouă sub presiune atins (gradul de uscare) şi căderea de presiune pe fi ecare com-ponentă. Pot fi necesare controale de calitate suplimentare în funcţie de aplicaţie.

e) Staţia de generare a aerului comprimatDesigur că şi staţia de aer comprimat poate avea propriile sale defi cienţe. Trebuie verifi cate în special poziţia

compresoarelor, ventilaţia, răcirea şi traseul de conducte. În plus, trebuie verifi cate variaţia totală de presiune a compresoarelor, dimensiunea vasului tampon şi poziţia punctelor de măsură a presiunii de la care sunt controlate 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.

6. Măsurarea presiunii şia consumului de aer (ADA)În timpul măsurării presiunii şi a con-

sumului de aer, funcţionarea sistemului de aer comprimat este monitorizată 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. Grafi cul arată căderile de presiune, fl uctuaţiile de presiune şi consum, grafi cele la mers în gol, peri-oadele de mers în sarcină şi de oprire a compresoarelor şi relaţia dintre per-formanţa fi ecărui compresor în parte şi consumul respectiv de aer. Pentru a completa imaginea, trebuie afl ate şi pierderile de aer. Aceasta se face aşa cum s-a arătat la capitolul 10, (pag. 24 f.) şi necesită închiderea selectivă a unor secţiuni ale reţelei pe perioada weekend-ului.

www.kaeser.com

3130

Stabilirea celei mai efi ciente soluţiiCapitolul 12

Studiile efectuate arată că prin opti-mizarea meticuloasă a sistemului de aer comprimat s-ar putea economisi mai mult de 30% din costurile medii cu producerea aerului comprimat din întreaga industrie europeană. Apro-ximativ 70 până la 80% din aceste economii ar proveni din reducerea consumului de energie. Ca urmare a creşterii continue a preţurilor la energia electrică, este mai important ca niciodată ca utilizatorii să deter-mine şi să implementeze cea mai efi cientă soluţie de aer comprimat pentru afacerea lor.

Folosind calculul de optimizare inclus în KESS (sistemul KAESER de eco-nomisire a energiei) este posibil să se compare diferite soluţii de sisteme pentru aplicaţia specifi că a utilizatorului şi să fi e identifi cată cea mai efi cientă soluţie. Pentru sistemele noi, la baza acestui calcul stă chestionarul stan-dard completat corespunzător. Pentru sistemele de aer existente, calculul se bazează pe caracteristica profi lului zilnic stabilit prin analiza cererii de aer comprimat (ADA) (vezi pag. 29, Fig. 8).

1. Analiză asistată de calculatorÎnainte de a se putea optimiza un sistem existent, sunt introduse în programul KESS toate datele tehnice referitoare la acesta şi orice noi alternative posibile. KESS ajută la alegerea versiunii optime dintre alternativele posibile calculând economia potenţială de costuri. În ace-laşi timp se calculează şi consumul de putere momentan în raport cu o cerere de aer comprimat stabilită, incluzând toate pierderile. De asemenea, se poate obţine o imagine precisă a grafi -cului de putere specifi că a sistemului pe întreaga perioadă de funcţionare (fi g. 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 potenţia-lului de economie şi amortizare.

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 alcă-tuit din combinaţia unor compresoare mari ce preiau consumul de bază cu compresoare de rezervă şi cu compre-soare mai mici ce preiau consumul de vârf. Funcţia controlerului central este de a asigura cel mai mic consum de putere specifi că. 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 avansat al sistemului. În plus, 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.

3. Optimizare structuralăUn sistem de aer comprimat nou sau modernizat ar trebui să utilizeze în mod optim spaţiul în care este instalat. Sistemele de proiectare moderne cum sunt cele utilizate de KAESER oferă un sprijin redutabil în acest sens. În timpul proiectării, acestea utilizează nu numai

planurile de amplasare şi diagramele de curgere, ci şi imagini 3-D gene-rate pe calculator şi animaţii. Aceasta înseamnă că adesea se pot obţine avantaje din răcirea economică a aerului în ciuda înghesuielii din camera compresoarelor. Răcirea cu aer econo-miseşte între 30 şi 40% din costuri faţă de sistemele de răcire cu apă (fi g. 2a ÷ c).

4. Optimizare funcţionareşi comandă Pentru a asigura furnizarea economică a aerului comprimat pe termen lung, trebuie neapărat să existe un raport costuri/benefi cii optim şi o transpa-renţă totală cu un control efi cient. 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 calcu-lator industrial, "Sigma Air Manager " (menţionat deja la pag. 18). 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 afi şa 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.

Fig. 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

Fig. 2a: Amplasare 3-D optimizată CAD a unei staţii de aer comprimat

Fig. 2b: Exemplu de amplasare a unei staţii de aer comprimat

Fig. 2c: Schema de curgere (diagrama P&I) a unui staţii de aer comprimat

www.kaeser.com

3332

Răcirea efi cientă a compresoruluiCapitolul 13

Compresoarele convertesc 100% din energia electrică consumată în căl-dură. Chiar şi un compresor relativ mic, de 7,5 kW, generează un sur-plus de energie termică sufi cient pentru încălzirea unei locuinţe obiş-nuite. De aceea răcirea efi cientă este esenţială pentru funcţionarea fi abilă a sistemului de aer comprimat.

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, costurile producţiei de aer comprimat sunt sem-nifi cativ reduse (vezi capitolul 8, pag. 20 f.). Oricum, chiar dacă căldura este recuperată, compresorul tot are nevoie de un sistem de răcire propriu. Costu-rile răcirii cu aer pot fi cu peste 30% mai mici decât cele pentru sistemele răcite cu apă. De aceea, ori de câte ori este posibil, trebuie preferate sistemele răcite cu aer.

1. Mediul de lucru al compresorului1.1 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 sufi cientă. Reglementările referitoare la instalarea compresoarelor cer ca tem-peraturile mediului în care funcţionează compresoarele răcite cu aer şi cu ulei nu pot depăşi +40 °C.

Reglementările prevăd, de-asemenea, faptul că substanţele periculoase nu pot fi niciodată eliberate în vecină-tatea admisiei compresoarelor. Aceste reglementări reprezintă doar cerinţele minime. Scopul lor este de a minimaliza riscul accidentelor cât mai mult posibil. Funcţionarea şi întreţinerea economică a compresorului implică, oricum, mult mai mult.

1.2 Camera compresoruluinu este un spaţiu de depozitareCamera compresorului nu este un spaţiu de depozitare. Aceasta înseamnă că trebuie să fi e în permanenţă curăţată de praf şi alte substanţe contaminante, nu trebuie să conţină echipamente fără legătură cu producţia de aer comprimat iar podeaua nu trebuie să fi e friabilă. 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 fi ltrare intensivă suplimentară. Dar chiar şi în condiţii obişnuite de funcţionare, aerul aspirat şi aerul de răcire trebuie curăţat cu aju-torul unor fi ltre corespunzătoare.

1.3 O temperatură corespunzătoare şi constantăTemperatura are o infl uenţă conside-rabilă asupra fi abilităţii şi a cerinţelor legate de întreţinerea compresoarelor; aerul aspirat şi aerul de răcire nu tre-buie să fi e nici prea rece (< +3 °C) nici prea cald (> +40 °C). Acest lucru tre-buie luat în considerare în etapele de planifi care 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 peste +40 °C. Din acest motiv deschiderile pentru aerul aspirat şi aerul de răcire trebuie amplasate pe pereţii umbriţi care nu sunt direct expuşi la soare. Dimensiunea deschiderilor este legată de capacitatea compresoa-relor instalate şi de metoda de ventilaţie utilizată.

2. Ventilaţia camerei compresoruluiIndiferent de mediul de răcire al compresoarelor, cu aer sau cu apă, ventilaţia adecvată a camerei compre-sorului este esenţială. În oricare din cazuri, căldura radiată de compresor de la blocul de compresie şi motorul electric trebuie evacuată din încăpere. Aceasta înseamnă aproximativ 10% din puterea motorului compresorului.

3. Diverse metode de ventilaţie3.1 Ventilaţie naturalăAerul 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 (fi g. 1). Totuşi, acest tip de ventilaţie (convecţie) se recomandă numai în cazuri excepţionale şi pentru compre-soare cu putere sub 5,5 kW, deoarece chiar şi soarele sau vântul pot cauza probleme.

3.2 Ventilaţie forţatăAceastă metodă foloseşte un fl ux dirijat de aer de răcire. Ventilaţia este contro-lată 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 fi erbinte în cameră. Există două metode de venti-laţie forţată:

3.2.1 Ventilaţie cuventilator exhaustor Se instalează un ventilator extractor comandat prin termostat, în deschi-derea pentru evacuarea aerului cald din staţia de compresoare (fi g. 2). O cerinţă importantă pentru acest tip de ventilaţie este aceea că deschiderea pentru admisia aerului de răcire trebuie să aibă dimensiuni corespunzătoare (vezi fi gura 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.

3.2 Ventilaţie cu tubulaturăCompresoarele cu şurub moderne, complet închise oferă o metodă de ventilaţie aproape ideală, cu ajutorul tubulaturii de evacuare. Ventilatorul compresorului aspiră aerul de răcire printr-o fereastră de dimensiuni cores-punzătoare şi îl refulează printro tubulatură care îl scoate în afara staţiei de compresoare (fi g. 3). 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 sufi cientă rezervă de presiune pentru a împinge aerul de răcire prin tubulatură şi afară din cameră. Aceasta înseamnă că spre deosebire de ventilaţia cu ven-tilator exhaustor, această variantă nu necesită un consum suplimentar de energie. Oricum, aceasta se aplică numai în cazul în care rezerva de pre-siune a ventilatoarelor este sufi cientă pentru tubulatura utilizată. Ideal este ca tubulatura de evacuare să fi e dotată cu o clapetă controlată termostatic (fi g. 4) pentru a redirecţiona aerul cald în camera compresorului pe timp de iarnă pentru a menţine temperatura defuncţionare adecvată. Dacă în camera compresorului sunt instalate şi uscă-toare răcite cu aer, compresorul (compresoarele) şi uscătorul (uscă-toarele) nu trebuie să-şi infl uenţeze reciproc fl uxurile de aer de răcire. La temperaturi de peste + 25 °C se recomandă creşterea debitului de aer de răcire cu ajutorul unui ventilator suplimentar cu control termostatic, montat special pentru uscătoarele cu refrigerare.

Exemplu de staţie de aer comprimat cu sistem de evacuare a aerului şi ventilaţie suplimentară controla-tă termostatic pentru uscătoarele cu refrigerare

Fig. 4: O clapetă controlată termostatic redirecţionează aerul cald în camera compresorului pe timp de iarnă

Fig. 1: Ventilaţie naturală pentru compresoare până la 5,5 kW

Fig. 2: Ventilaţie forţată cu ventilator extractor pentru compresoare între 5,5 şi 11 kW

Fig. 3: Ventilaţie forţată cu tubulatură deevacuare pentru echipamente de peste 11 kW

www.kaeser.com

3534

36%

22%18%

16%7% 2%

■

■

■

■

■

■

0 20 40 60 80 100

30%30%

50%50%

90%90%

60%60%

90%90%

70%70%

60%60%

20%20%

50%50%

20%20%

20%20%

40%40%

50%50%

20%20%

Costuri energetice la compresor

Costuri energetice la tratarea aerului

Costuri de întreţinere compresor

Costuri de întreţinere sistem de tratare a aerului

Investiţie compresoare

Costuri cu investiţia în sistemul de tratare a aerului

Costurile de instalare / de control

Tratarea condensului (tot)

Punere în funcţiune / instruire

Staţia de aer comprimat

Producţie

Defi cienţeledin staţiile de aer comprimat şi zonele de producţie

Tratament inutil

Electroventile / purjoare cu flotor

Lipsa sistemului de umplere a reţelei

Configurare incorectă a compresorului

Uscător cu refrigerare cu by-pass de gaz fierbinte

Lipsa recuperării de căldură

Lipsa sistemului de control sau sisteme de control reglate incorect

Staţie murdară / contaminată

Probleme cu ventilaţia / exhaustarea staţiei de aer comprimat

Tratare inadecvată / lipsă a aerului comprimat

Furtunuri de aer comprimat prea lungi

Robineţi cu sertar

Diametre de conducte inadecvate

Condens în reţeaua de aer

Întreprinderi intervievate (în %)

63 %

6 %

1 %

13 %

5 %

7 %

1 %

1 %

3 %

Asigurarea pe termen lung a fi abilităţii şi costurilor minime

Capitolul 14

La paginile 22 – 33 ne-am ocupat de lucrurile de care trebuie să se ţină cont la instalarea şi recondiţi-onarea reţelelor de aer comprimat existente şi de modul în care trebuie planifi cat şi proiectat un sistem de aer comprimat efi cient. Planifi carea care ţine seama de consumul de energie şi costuri, şi execuţia, con-stituie, oricum, numai jumătate din problemă. Pe termen lung, numai funcţionarea efi cientă a sistemului de aer comprimat asigură producţia economică de aer comprimat.

Efortul de a obţine o efi cienţă maximă a sistemului aduce triple economii: creşterea fi abilităţii alimentării cu aer comprimat, scăderea costurilor legate de producţia aerului comprimat şi scă-derea semnifi cativă a consumului de energie. Potenţialul de economie de energie este cel puţin impresionant, studiul european "SAVE II" EU ară-tând amploarea economiilor potenţiale care pot fi realizate: compresoarele din UE au consumat 80 miliarde kWh în anul 2000. Cel puţin 30% din această energie putea fi economisită. (fi g. 1).

1. Ce înseamnă efi cienţă optimă?Efi cienţa unui sistem de aer com-primat se refl ectă 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, pe o peri-oadă de funcţionare de 5 ani, costuri cu energia de 8 cenţi/kWh, dobândă de 6%, presiune de lucru 7,5 bar, cali-tatea aerului conform ISO 8573-1: conţinut remanent de ulei clasa 1, conţinut de praf clasa 1, conţinut deapă clasa 4. Exemplul arată cum chiar şi în condiţii optime, consumul

de energie îşi ia încă partea leului din costurile totale ale aerului comprimat (aproximativ 70%) (fi g. 2). Un studiu din 2003 al Universităţii din Coburg (fi g. 3, pag 35) a evidenţiat inefi cienţa staţi-ilor de aer comprimat din Germania.

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

2.1 Întreţinere în funcţie de cerereControlerele interne moderne ale com-presoarelor precum SIGMA CONTROL, şi sistemele de gestiune a aerului com-primat de tipul SIGMA AIR MANAGER 2, bazate pe calculatoare industriale, oferă informaţii exacte referitoare la intervalele la care trebuie efectuate lucrările de service pentru compo-nentele sistemului de aer comprimat. Aceasta a permis întreţinerea preven-tivă şi lucrările de service în funcţie de cerere. Rezultatul constă în costuri de întreţinere mai mici, precum şi efi cienţă şi fi abilitate crescute.

2.2 Alegerea echipamentelor potriviteExistă pericolul unor false 'economii' în ceea ce priveşte producţia de aer com-primat şi consumul în locuri nepotrivite,

de ex. utilizarea unui echipament ieftin care are nevoie de o presiune de lucru mai mare. Costul generării unei pre-siuni de peste 6 bar s-ar ridica repede peste nivelul preţului suplimentar plătit pentru un compresor mai efi cient care lucrează la o presiune mai mică. De aceea, în ceea ce priveşte specifi caţiile 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 comprimat cât şi cea cu energie electrică.

2.3 Cerinţe noi legate de modifi carea volumului producţiei2.3.1 Consumul de aer comprimat

a) Modifi carea producţieiÎn majoritatea unităţilor de pro-ducţie, cererea de aer comprimat variază de la schimb la schimb. Dacă acest lucru nu este luat în considerare, se poate întâmplaca după o modifi care a producţiei com-presoarele să funcţioneze mult sub capacitate într-un schimb, pe când în celălalt schimb nu se poate satisface consumul – nici măcar cu compresorul de rezervă. Prin urmare, sursa de aer comprimat trebuie proiectată pentru a se adapta la orice modifi cări de acest fel.

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 înregis-treze consumul de aer comprimat al compresorului existent pentru a strânge sufi ciente informaţii detaliate în vederea modifi cării sau extinderii economice

Fig. 1: Cantitatea de energie consumată atribuită compresoarelor de aer comprimat în raport cu energia consumată de motoarele electrice industriale din UE (sursa: SAVE II (2000)

Fig. 2: Structura costurilor unui sistem de aer comprimat optimizat

Fig. 3: Pentru concluziile originale, vă rugăm să consultaţi analiza rezultatelor auditurilor sistemelor de aer comprimat efectuate de către KAESER KOMPRESOREN în cadrul campaniei "Aer comprimat efici-ent". Teza: Anja Seitz, Universitatea din Coburg, specializare: Inginerie Mecanică (2003)

Alte motoare

Pompe

Compresoare de aer comprimat

Ventilatoare

Compresoare frigorifi ce

Sisteme de transport pneumatic

www.kaeser.com

3736

SIGMA AIR CONTROL plus Contact / Service

SettingsSystem statusCurrent system pressureSystem dataEvent historyProcess data historyCosts

►

Data recall

Energy costs: Table

Energy costs: Image

Total costs

Total costs

Ready

3:Maintenance 1152.02 € 4:Maintenance 1617.35 € 5:Downtime 0.00 € 6: Other 348.98 €6: Other 0.00 €6: Other 0.00 €6: Other 0.00 €6: Other 0.00 €

Sum 2934.49 €

1:Load 15347.80 € 2:Idling 296.45 €

Total 18762.60 €

Accept

1:Load 15347.80 €2:Idling 296.45 €

Load/idling costs

General costs:

Costs: €

15347.80 € 81.80 %

1:Load

348.98 € 1.86 %

4:Miscellaneous

296.45 € 1.58 %

2:Idling

0.00 € 0.00 %

5:Downtime

1152.02 € 6.14 %

3:Maintenance

1671.35 € 8.62 %

4:Material

Display period (max. 1 year)Starting date End date

Indicators

Start of record: 00:00:10

Resetting the time:Currency fl uctuation:

SIGMA AIR MANAGER 8/4

1 2 3 4 5 6 7 8

F1 F2 F3 F4 F5 F6

2

SIGMA AIR CONTROL plus Contact / Service

Settings

System status

Current system

pressure

System data

Event history

Process data history

Costs

Data recall

► Load/idle

Maintenance/Warning

Fault

Local modeOperating mode.................

Network pressure..............

Demand pressure..............

Pressure max....................

Pressure min.....................

Free air delivery.................

STATION AUTO

6.25 bar

6.15 bar

7.41 bar

5.79 bar

3,150 m³/min

1: SK 19

2: ASD 32

3: BSD 62

4: SK 19

Date Time State Message No.

15.04.11 Time KQ: OIL SEPARATOR Garage 176

SIGMA AIR CONTROL plus Contact / Service

SettingsSystem statusCurrent system pressureSystem dataEvent historyProcess data history

►

CostsData recall

Specifi c power

Air delivery

Network pressure

Compressor status

Load/idle/Total power

Analogue inputs –Progress over time

Analogue inputs –Cumulative display

Actual pressure

Required pressure

pt

bar

bar

bar

6.24

6.15

5.95

Average

MinimumPressure performance

bar

bar

%

6.38

6.14

99.6

Network pressure

6.70

6.60

6.50

6.40

6.30

6.20

6.10

6.00

5.9013:00:0020.04.11

11:30:00 11:45:00 12:00:00 12:15:00 12:30:00 Time

Pressure (bar)

20.04.15 14:19:10Time

Ready

Zoom -Y 1 hourX 15.06.15 11:05:005

0

SIGMA AIR CONTROL plus Contact / Service

13:00:0020.04.11

13:30:00 13:45:00 14:00:00 14:26:20 Time

7.00

6.00

5.00

4.00

3.00

2.00

1.00

0.0013:15:00

Settings

System status

Current system pressure

System data

Event history

Process data history

►

Costs

Data recall

Specifi c power

Free air delivery

System pressure

Compressor status

Load/idle/Total power

Analogue inputs -Progress over time

Analogue inputs - Cumulative display

Free air delivery

FAD / m³/min

Ready

1 hourX5

0

Time 14:26:20 m³/min3,150Free air delivery

SIGMA AIR CONTROL plus Contact / Service

SettingsSystem statusCurrent system pressureSystem dataEvent historyProcess data history

►

CostsData recall

Specifi c power

Air deliveryNetwork pressure

Compressor status

Load/idle/Total power

Analogue inputs -Progress over time

Analogue inputs -Cumulative display

Actual valueReference valueTime

kW/m³/min

kW/m³/min

5.22

5.85

Average

Minimum

kW/m³/min

kW/m³/min

5.32

5.14

Specifi c power

7.00

6.50

6.00

5.50

5.00

4.5011:05:0015.06.10

11:30:00 11:45:00 12:00:00 12:15:00 12:30:00 Time

Spec. power / kW/m³/min

6.3Max. display value:

Ready

Zoom +Y 1 hourX5

0

11:44:50

AcceptkW/m³/min

Fig. 5a: Sistem de management: Analixa costurilor cu aerul comprimat (interfaţă web)

Fig. 5e: Putere specifică necesară

Fig. 4: Depistarea pierderilor cu ajutorul ultrasunetelor

Fig. 5b: Curbă de presiune

Fig. 5d: Consumul de aer comprimat

Fig. 5c: Privire de ansamblu: Sistem de management şi control

Asigurarea pe termen lung a fi abilităţii şi costurilor minime

Capitolul 14

a sistemului de furnizare a aerului comprimat.

2.3.2 Fiabilitatea furnizării aeruluiEste absolut normal ca în sistem să fi e inclus un compresor de rezervă care să poată asigura consumul atunci când alt compresor este oprit pentru service sau este înlocuit şi care să poată ajuta sistemul să facă faţă unor creşteri oca-zionale ale cererii. Cu toate acestea, unei asemenea capacităţi de rezervă trebuie să îi corespundă o capacitate de rezervă în ceea ce priveşte tratarea aerului. În caz contrar, calitatea aerului

va avea de suferit în momentul în care compresorul de rezervă se alătură celor care funcţionează continuu. De aceea, pentru fi ecare compresor în rezervă trebuie asigurat un sistem de tratare adecvat (uscător/ fi ltru).

2.3.3 Schimbarea calităţii aeruluiDacă este nevoie de aer comprimat de calitate mai bună atunci proce-dura diferă după cum sunt afectate toate sectoarele sau un singur sector. În primul caz, simpla re-echipare a staţiei de compresoare nu este sufi ci-entă. Conductele care au transportat aerul comprimat de calitate mai slabă trebuie curăţate sau schimbate. În cel de-al doilea caz se recomandă un

tratament local al aerului comprimat care să asigure calitatea cerută. Debitul de aer prin echipamentele locale de tratare trebuie limitat.Aceasta asigură faptul că o creştere a cererii peste nivelul la care sunt dimen-sionate echipamentele nu duce la scăderea calităţii aerului comprimat.

2.4 Monitorizarea pierderilor de aer comprimatPierderile apar în orice reţea de aer comprimat şi pot provoca pierderi con-siderabile de energie. Principala cauză o constituie uzura sculelor, a conexi-unilor furtunurilor şi a componentelor

utilajelor (fi g. 4). De aceea este vital să se monitorizeze aceste probleme şi să se ia măsuri prompte ori de câte ori apar. Se recomandă măsurarea regu-lată a pierderilor totale cu ajutorul unor sisteme moderne de control şi monitori-zare cum ar fi SIGMA AIR MANAGER. Dacă se înregistrează o creştere a consumului, pierderile trebuie să fi e identifi cate şi eliminate.

3. Gestiunea costurilor asigură efi cienţaDatele obţinute prin analiză în etapa de planifi care 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 precum SIGMA AIR MANAGER. Astfel se constituie baza pentru pentru auditul sistemului de aer comprimat şi pentru gestiunea efi cientă a costurilor cu aerul comprimat (fi g. 5a to e). Cu cât mai mulţi utilizatori care introduc transpa-renţa în ceea ce priveşte costurile lor de aer comprimat, investighează toate economiile potenţiale şi acordă priori-tate mai degrabă efi cienţei energetice decât preţului de achiziţie al utilajelor de aer, cu atât mai mult ne vom apropia de atingerea procentului calculat de 30% în ceea ce priveşte economia de energie. Acest lucru nu este bun doar pentru efi cienţa economică ci şi în benefi ciul mediului înconjurător.

www.kaeser.com

Sfaturi practice1 - 7

4140

Exemplu: Sculă pneumatică cu furtun spiralat – presiune de 6,0 bar fără consum de aer comprimat 4,0 bar cu scula în funcţiune = 2 bar cădere de presiune în timpul funcţionării sculei: doar 54 % din performanţele nominale!

Economii prin optimizarea presiunii1

Efi cienţa unui sistem de aer com-primat nu depinde doar de presiunea de lucru corectă. Acţiuni corective mici pot avea foarte adesea infl uenţe mari.

În multe cazuri, conexiunea la sculele pneumatice se prezintă astfel: în aştep-tare, presiunea la grupul FRL este de 6,1 bar iar la sculă avem 6,0 bar. Totuşi, această presiune nu este aceeaşi cu presiunea din timpul lucrului.

Cădere de presiune la scule – ce este de făcut? Măsurarea presiunii la nivelul sculei pneumatice indică uneori o scădere considerabilă de presiune. În exemplul următor, această scădere este de 2 bar; cu alte cuvinte scula pneumatică livrează doar 54% din performanţele sale nominale.

În general cauzele pot fi remediate foarte uşor:

a) Conexiune cu secţiune insufi -cientă: utilizaţi un cuplaj rapid cu secţiune de curgere mărită

b) Reglaj incorect al regulatorului de presiune: deschideţi regulatorul mai mult.

c) Presiune prea mică în sistem:Creşteţi presiunea în sistem sau insta-laţi o conductă cu un diametru mai mare.

d) Furtunul spiralat este prea mic:Utilizaţi un furtun spiralat mai mare sau – preferabil – un furtun neted.

e) Cădere de presiune în separa-torul de condens local: Uscaţi aerul comprimat la nivel central (separatorul devine de prisos). Aceştia sunt paşii simpli pentru a restabili presiunea optimă la scula pneumatică (6 bar, în acest caz) şi

funcţionarea acesteia la 100% din capacitate.

Economie de energie – în sensul corectRegulatoare de presiune afectează efi -cienţa utilizării aerului comprimat într-o măsură mai mare decât se estimează în general. În acest exemplu, sistemul de aer comprimat funcţionează între 8 şi 10 bar. Presiunile de 7,5 şi respectiv 9,5 bar de la punctele de racordare sunt reduse la 6 bar de un regulator de presiune. Pentru a economisi energie, presiunea din sistem este redusă între 6,8 şi 7 bar. Aceasta înseamnă că în reţea este disponibilă o presiune de

6,1 bar la punctele de racordare, dar pentru scula pneumatică rămân numai 4 bar disponibili. Această confi guraţie are consecinţe nedorite: prelucrarea durează mai mult, rezultatele pot fi necorespunzătoare din cauza presiunii insufi ciente iar compresoarele funcţi-onează mai mult decât este necesar. Pe de altă parte, economiile dorite pot fi atinse cu uşurinţă şi fără probleme nu doar prin reducerea presiunii siste-mului, dar, de asemenea, şi cu ajutorul furtunurilor netede, prin eliminarea separatoarelor de prisos şi prin deschi-derea regulatoarele de presiune de la consumatorii de aer.

Robinet de izolare

Combinaţie FRL: filtru - regulator - lubrificator

Furtunspiralat

Balansor

Sculă pneumaticăîn aşteptare

6,1 bar

6,0 bar/4,0 bar

...în schimb, reduceţi presiunea din sistem şi deschideţi mai mult regulatorul de presiune

Presiune de 6 bar la consumatorii de aer

Reducerea presiunii din sistemul care funcţionează între 6,8 şi 7,0 bar

Pur şi simplu este o risipă de energie: raportul de compresie mai mare decât este necesar, cu reducerea presiunii la consumatorii de aer comprimat...

Reducerea presiunii din sistemul care funcţionează între 8 şi 10 bar

Separatoarele de condens şi furtunurile spiralate sunt o poierdere de energie: adoptaţi în schimb uscarea centralizată şi folosiţi furtunuri netede

Regulator de pre-siunedeschis şi mai mult

Presiunea la consumatorii de aer 6 bar

Presiune la punctele de racordare:

7,5 ÷ 9,5 bar

Robinet de izolare

Combinaţie FRL: filtru - regulator - lubrificator

Furtunneted

Balansor

Scula esteîn aşteptare

6,1 bar

6,0 bar

www.kaeser.com

4342

Presiunea corectă la conexiunea de aer2

Presiunea în staţia de compresoare este corectă, dar presiunea este prea mică la echipamentele consu-matoare de aer. Care este cauza?

În acest caz, furtunurile, cuplajele rapide şi regulatoarele de presiune sunt de obicei cele incriminate. Dar de multe ori presiunea la punctul de racordare în sistem este prea mică: de exemplu, de la 6,8-7 bar disponibili iniţial pentru scule, rămân doar 5 bar.

Operatorii adoptă la rândul lor, de multe ori o rezolvare rapidă: "Să setăm repede presiunea la staţie cu un 1 bar mai mare, cui îi pasă!" Dar aceasta este problema, deoarece pentru fi ecare creştere de presiune cu 1 bar, consumul de energie al staţiei de compresoare creşte cu 6% – iar rata pierderilor creşte, de asemenea, semnifi cativ. Prin urmare, este recomandabil să se iden-tifi ce cauzele şi să se implementeze o soluţie adecvată.

Reţeaua de conducte o posibilă sursă de problemeCând presiunea la ieşirea din com-presor este corectă şi nu există nici o

reducere disproporţionat de mare dato-rită componentelor de tratare din aval, problema poate fi numai în reţeaua de conducte. Aceasta se împarte în trei secţiuni: conducta principală, conducte de distribuţie şi conducte de conexiune (fi g.1). Într-un sistem de aer comprimat optimizat sunt rezonabile, din punct de vedere al efi cienţei, următoarele căderi de presiune.

Conducta principală (1): 0,03 barConducte de distribuţie (2): 0,03 barConducte de conexiune (3): 0,04 barSuplimentar:Uscător cu refrigerare (4): 0,2 barGrup FRL/ racord (5) 0,5 barTotal: 0,8 bar

Eliminarea "gâtului de sticlă"La o inspecţie mai atentă, este de multe ori evident că, deşi conductele pricipale şi de distribuţie au dimen-siunile corecte, liniile de conectare sunt prea mici. Pentru aceasta, con-ductele nu trebuie să fi e mai mici de DN 25 (1"). Pentru determinarea precisă a diametrelor conductelor, KAESERKOMPRESSOREN vă oferă serviciile online 'Instrumente utile':

www.kaeser.ro/Online_Services/Toolbox/Pressure_drop/.

De asemenea, poate fi utilizată o nomogramă specială; vă rugăm vedeţianexa 1, pag. 54 f.

Asigurarea conexiunilor corectePentru a preveni întreruperile şi daunele cauzate de eventualele acumulări de condens, conexiunile între conductele de distribuţie şi de conectare trebuie concepute sub formă de "gât de lebădă" (fi g. 2): conductele descendente direct pot fi utilizate numai în cazul în care posibilitatea formării condensului în conducte este 100% exclusă (fi g. 3). Conexiunea optimă, cu o cădere maximă de presiune de 1 bar între compresor şi scula pneumatică, este ilustrată la pagina 40.

Fig. 1: Componente principale ale unei reţele de distribuţie a aerului: reţea principală (1), conducte de distribuţie (2), conducte de conexiune (3), uscătoare (4), unităţi FRL/ racorduri (5)

Fig. 2: Gât de lebădă

Fig. 3: Conductă descendentă direct

www.kaeser.com

4544

Fig. 1: Conductă simplă cu ramificaţii

Fig. 2: Inel principal de aer comprimat

Fig. 3: Distribuţia aerului comprimat cu reţea de conducte

Fig. 5: Sistem de distribuţie aer comprimat cu două staţii şi sistem central de comandă pentru mai multe zone de producţie

Fig. 4: Sistem de distribuţie aer comprimat cu o staţie centrală pentru mai multe zone de producţie

Distribuţia efi cientă a aerului comprimat3

Există trei moduri de a distribui aerul comprimat de la sistemul com-presor până la punctele de utilizare: conductă simplă cu ramifi caţii, inel principal sau reţea de distribuţie. Stabilirea celui mai adecvat sistem de distribuţie depinde de tipul între-prinderii. Atunci când ne uităm la utilizarea efi cientă a aerului com-primat, este important nu numai să ne concentrăm pe producţia de aer cu economie de energie, dar să luăm în considerare, de asemenea, şi cea mai efi cientă metodă de distribuire a aerului. Citiţi mai departe pentru a afl a cum...

Conductă simplă cu ramifi caţiiInstalarea unei conducte cu diverse conexiuni către consumatorii individuali (fi g. 1) este relativ simplă. Lungimea conductei necesare pentru traseul prin-cipal este relativ scurtă, dar trebuie să aibă un diametru sufi cient de mare pentru a satisface întreaga cerere a sistemului de aer comprimat. Aceasta înseamnă că diametrul conductei tre-buie să fi e semnifi cativ mai mare decât la conductele pentru inel principal sau reţea de distribuţie. Conductele de conexiune la consumatorii de aer, de asemenea, trebuie să fi e mai mari în diametru, din cauza distanţei crescute faţă de conducta principală. În plus, această soluţie nu permite închiderea pe secţiuni a sistemului, în scopul de a facilita extinderea sau activităţile de curăţare, de exemplu. De aceea con-ducta simplă cu ramifi caţii este cea mai potrivită pentru întreprinderi mici.

Inel principal de distribuţieInstalarea unui inel principal (fi g. 2) este mult mai complexă dar are un avantaj major faţă de conducta simplă: dacă se face comparaţia la acelaşi consum de aer comprimat, lungimea şi diametrul conductelor de conectare pot fi reduse la jumătate. Prin urmare, pot fi folosite conducte cu diametru mai mic pentru aceeaşi capacitate. Conductele

de conectare sunt foarte scurte şi doar rareori sunt instalate conducte mai mari de DN 25. De asemena, trebuie prevă-zuţi un număr sufi cient de robineţi de izolare pe inelul principal, deoarece aceştia permit ca anumite secţiuni ale conductei să fi e scoase din funcţiune pentru extindere sau activităţi de cură-ţare, lăsând restul instalaţiei de aer să funcţioneze normal.

Reţea de distribuţieO reţea de distribuţie este perfectă pentru companiile cu instalaţii mari. Designul este foarte similar cu un inel principal, dar include legături longitu-

dinale şi transversale suplimentare, care transformă sistemul într-o ade-vărată reţea de conducte (fi g. 3). Desigur, acest sistem este cel mai complicat de instalat, dar orice efort suplimentar este mai mult decât recom-pensat de avantajele pe care le aduce. Structura de tip reţea oferă o sursă sigură şi efi cientă energetic de aer comprimat pentru hale de producţie mari, fără să fi e nevoie de conducte cu dimensiuni excesiv de mari. Dim-potrivă, diametrele conductelor pot fi păstrate la o dimensiune similară cu cele dintr-un sistem inelar instalat într-o întreprindere mică sau mijlocie. Sis-

temul are şi avantajul că poate fi închis pe secţiuni, în funcţie de necesităţi.

Proiectarea conductei principaleFuncţia unei conducte principale de aer comprimat este de a conecta con-ductele individuale de distribuţie pentru diferitele zone (clădiri) de producţie cu staţia generatoare de aer comprimat. Dimensiunile şi capacitatea unei con-ducte principale sunt dictate de debitul total de aer livrat de compresoare în sistemul de aer comprimat. Se va avea grijă la căderea de presiune aferentă să nu depăşească 0,03 bar.

Aer de la un singur compresorDacă un singur compresor de aer com-primat furnizează aer către mai multe zone (ex. hale de producţie), atunci conductele aferente pentru fi ecare zonă trebuie să fi e capabile să asigure volumul maxim de aer comprimat cerut de respectiva zonă. Din nou, căderea de presiune aferentă nu trebuie să depăşească 0,03 bar. Conductele gru-pate într-un distribuitor din staţia de aer comprimat oferă avantajul de a putea închide cu uşurinţă sectoare întregi de lucru, după necesităţi. De asemenea, prin adăugarea echipamentului de măsurare a debitului, se poate deter-mina cu uşurinţă consumul de aer al fi ecărei zone (fi g. 4).

Aer de la mai multe compresoareDacă mai multe compresoare furni-zează aer comprimat pentru un sistem de distribuţie mare, atunci conductele trebuie să aibă sufi cientă capacitate pentru a fi capabile să furnizeze debitul maxim de aer de la cele mai mari com-presoare din fi ecare zonă de producţie. Din nou, căderea de presiune între fi ecare compresor şi punctele de dis-tribuţie nu trebuie să depăşească 0,03 bari, altfel devine necesară instalarea unor sisteme de reglare complicate şi costisitoare (fi g. 5).

www.kaeser.com

4746

Fig. 1: Staţie de aer comprimat cu conductă colectoare

Fig. 4: Conexiune la compresor curacord flexibil anti-vibraţie

Fig. 3b: Conexiune la compresor cucompensator axial anti-vibraţie

Fig. 3a: Conectare uscător cu refrigerare şi purjor de condens (de sus în jos)

Fig. 2: Ţeavă cu capcană de condens şi purjăcană de condens şi purjă

Conductele din staţia de aer comprimat4

Reţeaua de conducte nu distri-buie doar aer comprimat în zonele de producţie ale companiei, ci şi interconectează compresoarele şi alte componente ale instalaţiei de aer comprimat cu întregul sistem. La instalarea sistemului, pentru a asigura cea mai bună efi cienţă şi fi abilitate posibilă, trebuie luaţi în considerare mai mulţi factori importanţi.

În general, reţeaua de conducte trebuie proiectată astfel încât, la capacitate maximă, căderea de presiune aferentă să rămână sub 0,01 bar. De asemenea, este recomandat să se utilizeze numai conducte din metal, care rezistă mai bine la sarcini termice diferite.

Conectarea conductelor de distribuţie a aerului comprimatCel mai bun mod de a conecta con-ductele din staţia de compresoare la reţeaua de distribuţie a aerului este de a utiliza un distribuitor. Distribui-torul funcţionează ca un punct central de alimentare pentru toate conductele de distribuţie (fi g. 1.1) şi, dacă este necesar, permite închiderea sistemului pe sectoare individuale de lucru.

Instalarea conductelor în 'zona de aer umed'Instalarea unui colector de condens în aşa-numita 'zonă de aer umed', adică pe secţiunile de conducte amplasate în aval de compresoare şi în amonte de uscătoare trebuie evitată, pe cât posibil. Altfel, conducta trebuie să coboare înspre colectorul de condens, care tre-buie purjat prin intermediul unui purjor de condens dedicat (fi g. 2).

Conectarea corectă a componentelorComponentele individuale ale staţiei de compresoare (compresoare, uscătoare etc.) trebuie conectate la conducta de aer principală de sus în jos. De ase-menea, este posibilă conexiunea din

lateral pentru conducte începând de la DN 100 (fi g. 3 a/b).

Conectarea compresoarelorPentru a evita transmiterea vibraţiilor, conectarea compresoarelor la reţeaua de distribuţie a aerului trebuie făcută cu conexiuni fl exibile. Conexiunile cu furtun sunt adecvate pentru conducte până la < DN 100 (fi g. 4). Un suport de fi xareanti-vibraţie trebuie montat între furtun şi primul cot al conductei pentru a se evita forţarea conductelor (fi g. 4.1). Pentru conducte de la DN 100 în sus, trebuie folosite compensatoare axiale (fi g. 3b) în loc de furtunuri, pentru a evita transmiterea vibraţiilor între com-presor şi sistemul de ţevi.

Purjarea corectă a condensuluiEliminarea sigură a condensului este esenţială pentru a asigura optimizarea performanţelor şi disponibilitatea sis-temului de aer comprimat. Există câteva erori care trebuie evitate, mai ales atunci când vine vorba de insta-larea ţevilor de aer comprimat. În ciuda tehnologiei avansate actuale, ţevile

Separator de apă

Distribuitor

utilizate pentru a conecta sistemele de tratare a condensului sunt adesea inco-rect instalate. Însă aceste probleme pot fi evitate foarte uşor, urmând sfaturile simple de mai jos:

Izolarea purjorului de condensPurjoarele de condens trebuie să poată fi izolate prin intermediul robinetelor cu bilă astfel încât să poată fi îndepărtate cu uşurinţă din sistemul de aer com-primat pentru efectuarea lucrărilor de întreţinere (fi g. 2.1).

Dimensiunea conductei colectoarePentru a evita contrapresiunea inu-tilă datorită staţionării condensului, conducta colectoare (colectorul) de condens trebuie să fi e de minim ½”.

Conexiune de sus în josEvacuarea de la purjoare trebuie conectată la colectorul de condens de sus în jos, astfel încât punctele de drenaj să nu se infl uenţeze unul pe altul (fi g. 3a (1)).

Colector fără presiune - cu pantăColectorul de condens trebuie montat cu o pantă care să asigure curgerea liberă şi nu trebuie să fi e sub presiune. Purjoarele de condens de la diverse componente ale sistemului (ex. sepa-rator centrifugal, recipient de aer, uscător cu refrigerare, fi ltre de aer) care funcţionează la presiuni diferite trebuie să purjeze doar într-o astfel de con-ductă. Dacă acest lucru nu este posibil, trebuie utilizate puncte de conexiune diferite la echipamentul de tratare a condensului (Aquamat).

Mai multe echipamente de tratareDacă este necesar, ca urmare a volu-melor mari de condens, să se utilizeze mai multe echipamente de tratare, atunci conducta principală de condens trebuie conectată la un distribuitor de condens (fi g. 1.2).

Sisteme cu presiune peste 15 barPentru sistemele cu presiuni de peste15 bar, înainte de intrarea condensului în echipamentul de tratare, trebuie utili-zată o cameră de expansiune de înaltă presiune separată.

Fig. 1.1

Fig. 1.2

Fig. 2.1

Fig. 3a (1)

Fig. 4.1

www.kaeser.com

4948

Fig. 1: Sistem de admisie ventilaţie (construcţie)

Instalarea corectă a compresoarelor5

Ventilaţia staţiei de aer comprimat (aspiraţie)6

Locul de instalare şi mediul de lucru al unui sistem de aer comprimat infl uenţează considerabil efi cienţa şi fi abilitatea generării aerului com-primat. Aici sunt trei reguli care merită amintite...

1. Păstraţi curăţenia în staţieNivelul de curăţenie şi întreţinere din multe sisteme de aer comprimat lasă mult de dorit, chiar dacă nu arată ca cel prezentat în fi g. 1. Mai presus de toate,

curăţenia înseamnă protecţia echipa-mentelor împotriva prafului. Dacă nu se iau măsuri, fi ltrul de admisie al com-presorului se va colmata rapid; ceea ce înseamnă costuri de întreţinere mai mari şi performanţe reduse, dar, de ase-menea, este afectată în mod negativ şi răcirea cu aer. Consecinţele ulterioare pot include staţionări costisitoare din cauza supraîncălzirii, scăderea capaci-tăţii uscătoarelor şi, în fi nal, acumularea condensului. Aceasta, la rândul său, poate provoca daune grave la consu-matorii de aer şi poate avea un impact negativ asupra calităţii produselor. De aceea, în cazul în care expunerea la praf nu poate fi evitată prin instalarea într-un loc fără praf, trebuie utilizat un fi ltru sac pentru a curăţa aerul aspirat (fi g. 2a, 2b).

2. Asigurarea temperaturilor moderateÎn primul rând, în timpul lunilor de iarnă, sistemul de aer comprimat nu trebuie expus la temperaturi negative, deoarece acesta asigură producţia şi transportul de aer comprimat umed

înainte de tratament; în caz de îngheţ, condensul din ţevi va îngheţa şi el, rezultând întreruperi în funcţionare. În al doilea rând, performanţele de ungere ale uleiurilor şi lubrifi anţilor uti-lizaţi în sistemele de aer comprimat se reduc semnifi cativ la temperaturi sub +5 °C. Inutil să spunem, acest lucru poate conduce la avarii în sistem. În timpul lunilor de vară, deoarece 100% din energia electrică consumată de compresor este transformată în căl-dură, este important să se asigure – în măsura în care este posibil – ca tem-peratura din camera compresorului să nu depăşească prea mult temperatura ambiantă exterioară. În caz contrar, motoarele şi componentele electrice pot să se supraîncălzească iar uscă-torul se poate supraîncărca din cauza răcirii insufi ciente. Din nou, aceasta conduce la acumularea condensului şi degradarea performanţelor echipa-mentelor consumatoare de aer. În cel mai rău scenariu, ventilaţia insufi cientă poate conduce la acumularea căldurii

până când toate compresoarele / uscă-toarele se opresc în avarie iar sistemul de alimentare cu aer este scos din uz.Toate aceste probleme pot fi evitate foarte simplu prin menţinerea unei temperaturi moderate în camera com-presorului. Acest lucru poate fi garantat pe tot parcursul anului cu sisteme de răcire care reglează în mod automat echilibrul termic din staţia de compre-soare prin recircularea de aer cald, controlată termostatic (fi g. 3).

3. Staţie uşor de întreţinutDeşi compresoarele moderne şi com-ponentele de tratare aer necesită mult mai puţină întreţinere decât echipa-mentele mai vechi, ele nu sunt complet fără întreţinere. Prin urmare, sistemele trebuie instalate în aşa fel încât să se asigure un acces uşor şi sigur la toate zonele relevante pentru service. Fiabili-tatea şi performanţa maximă a sistemu-lui de aer comprimat pot fi atinse doar în cazul în care sunt strict respectate cele trei puncte de mai sus.

Ventilaţia adecvată a staţiei de compresoare nu măreşte numai disponibilitatea aerului, dar, de asemenea, ajută la minimizarea cos-turilor de întreţinere. Iată ce este de făcut:

1. Amplasarea corectă a deschide-rilor de ventilaţieAmplasarea corectă a deschiderilor de ventilaţie este extrem de importantă pentru o ventilaţie efi cientă a staţiei de compresoare. Pentru a asigura fi abi-litatea optimă a sistemului, aerul care este aspirat din exterior trebuie să fi e afectat cât mai puţin posibil de vremea de afară. De aceea, este recomandabil ca deschiderile de admisie să fi e prote-jate la intemperii şi să fi e amplasate în jumătatea inferioară a peretelui exterior, care – în mod ideal – nu ar trebui să fi e expus în mod direct la soare.

2. Protejaţi sistemul depraf şi contaminanţiStaţia de compresoare trebuie expusă, pe cât posibil, la cât mai puţin praf şi contaminanţi. Aici sunt incluse toate materialele agresive sau infl amabile şi emisiile de la motoarele cu ardere internă. Camioanelor şi vehiculelor grele, în special, nu trebuie să li se permită accesul în apropierea zonei de admisie a aerului în staţia de compre-soare. Dacă nivelurile înalte de praf sau de contaminanţi sunt inevitabile, atunci trebuie luate întotdeauna măsuri de protecţie corespunzătoare. Nivelurile moderate de praf şi contaminanţi pot fi atenuate cu ajutorul fi ltrelor pentru aerul de răcire. În cazuri extreme, pot fi utilizate aşa-numitele 'capcane de praf'.

3. Dimensionarea corectă şiechiparea deschiderilor de ventilaţie Dimensiunea deschiderilor de ventilaţie depinde de puterea compresoarelor răcite cu aer, care sunt instalate în staţie. Ca regulă empirică, 'secţiunea liberă' a deschiderilor de ventilaţie tre-buie să fi e între 0,02 şi 0,03 m² pentru

fi ecare kilowatt de putere nominală a compresoarelor. Aceasta echivalează cu un debit de aer de răcire între 130 şi 230 m³/h.Este important să se acorde atenţie termenului 'secţiune liberă'. Protecţiile la intemperii, jaluzelele şi – în cazul mediilor cu praf – fi ltrele pentru aerul de răcire, reduc considerabil 'secţiunea liberă' a deschiderilor de ventilaţie: în funcţie de calitatea componentelor de ventilaţie alese, secţiunea se reduce cu 30 până la 60 de procente. Prin urmare, cel mai bine este să fi e utilizate sisteme

de ventilaţie cu curgere optimizată. În orice caz, întotdeauna trebuie compen-sată reducerea de secţiune cauzată de dispozitivele de protecţie şi control. Un sistem de ventilaţie cuprinde în general (fi g. 1) o sită de protecţie a păsărilor, o protecţie împotriva intemperiilor, o jaluzea reglabilă (acţionată de motor) şi, dacă este necesar, fi ltre pentru admisie. Pentru sisteme de aer comprimat care cuprind mai multe compresoare, este recoman-dabil să instalaţi un sistem de ventilaţie termostatată şi să segmentaţi deschi-derea în funcţie de poziţia şi puterea compresoarelor individuale (fi g. 2).

4. Ventilaţia este necesară şi la com-presoarele răcite cu apăCompresoarele răcite cu apă necesită de asemenea o ventilaţie adecvată, deoarece acestea sunt de obicei antre-nate de motoare răcite cu aer, care radiază caldură. Aproximativ 20 la sută din puterea unui compresor răcit cu apă este transformată în căldură, care trebuie îndepărtată de aerul de răcire. Prin urmare, deschiderile de ventilaţie trebuie dimensionate şi instalate cores-punzător şi în acest caz.

Fig. 1: Staţia de aer neglijată

Fig. 2a: Filtru sac pentru aer (la aspiraţie) Fig. 2b: Filtru sac pentru aer (spre compresor)

Fig. 3: Staţie de aer comprimat cu recirculare de aer termostată

Fig. 2: Staţie de aer comprimat cu sistem de ventilaţie termostat

Jaluzea reglabilă (acţionată de motor)

Filtru pentru admisie

Sită de protecţie a păsărilor

Protecţie împotriva intemperiilor

www.kaeser.com

5150

Ventilaţia staţiei de aer comprimat (evacuare)7

Pentru a garanta disponibilitatea aerului comprimat şi a menţine cos-turile de întreţinere la un nivel minim, staţiile de aer comprimat trebuie echipate cu ventilaţie exhaustoare corespunzătoare. Dacă temperatura ambiantă scade sub + 5 °C, atunci trebuie asigurată recircularea aerului cald pentru a menţine temperatura adecvată în staţia de aer comprimat.

1. Evacuarea aerului caldTubulaturile de evacuare aer cald înde-plinesc un rol important în staţiile de compresoare: Acestea îndepartează aerul de răcire încălzit, precum şi căl-dura eliberată de motor şi cea radiată de compresoare (fi g. 1). La compreso-rele moderne, aerul cald de la aceste surse diferite este evacuat printr-o sin-gură deschidere (fi g. 1, lupă). Aceasta trebuie conectată în mod fl e-xibil la tubulatura de evacuare a aerului printr-o conexiune din pânză de doc (fi g. 2). Pentru temperaturi ambiante mai mari de + 10 °C, tot aerul încălzit evacuat este îndepărtat din camera sta-ţiei de compresoare.

Deoarece deseori compresoarele mai vechi au deschideri diferite de evacuare a aerului, poate fi necesar să instalaţi tubulaturi individuale corespunzătoare.

2. Instalarea unei tubulaturi comuneDacă instalarea de tubulaturi de evacuare individuale nu este posibilă, atunci se poate instala o tubu-latură de evacuare aer cald comună(fi g. 3). În acest caz sunt necesare jalu-zele de reţinere pentru a conecta în mod corespunzător toate compresoarele. Când sunt închise, acestea împiedică aerul cald să se întoarcă înapoi în staţie atunci când compresorul aferent nu este în funcţiune. Jaluzelele acţionate de un motor reduc căderile de presiune şi pot fi acţionate în funcţie de semnalul de "motor pornit". Pentru a minimiza pierderile de presiune, în tubulatura comună de evacuare a aerului cald tre-buie instalate defl ectoare adecvate.

3. Recirculaţi aerul cald pentru a menţine temperatura în camera compresoarelor În zonele în care temperaturile scad sub + 5 °C trebuie instalate clapete de recirculare a aerului cald. Acestea tre-buie să fi e activate de la + 10 °C, prin deschidere într-o măsură mai mare sau mai mică, în funcţie de temperatură (fi g. 1). Dacă staţia de compresoare este complet oprită la un moment dat, atunci trebuie folosit un sistem de încălzire suplimentar pentru a menţine temperatura din cameră peste + 5 °C.

4. Ventilaţia la uscătoarele cu refrigerareUscătoarele cu refrigerare generează aproximativ de patru ori mai multă energie termică decât energie elec-trică consumată. Prin urmare, trebuie să aibe propriul sistemul de evacuare echipat cu un ventilator exhaustor con-trolat termostatic (fi g. 1 şi 3).

Dacă staţia de compresoare cuprinde mai multe uscătoare cu refrigerare, atunci ventilatorul trebuie să aibă un sistem de control al acţionării, care să fi e activat de la + 20 °C. Deoarece acest sistem de evacuare nu funcţio-

nează continuu, o eventuală tubulatură nu poate fi instalată direct pe uscător.

5. Proiectarea şi gestionareacorespunzătoare a sistemelor de evacuareToate tubulaturile de evacuare trebuie proiectate astfel încât orice cădere de presiune indusă, să fi e mai mică decât presiunea reziduală disponibilă la cel mai mic echipament din sistem (a se vedea specifi caţiile producătorului). În caz contrar, aerul evacuat de la acest echipament poate să ajungă înapoi în cameră. Dacă nu există sufi cientă presiune reziduală sunt necesare ven-tilatoare exhaustoare suplimentare. Jaluzelele trebuie controlate automat de termostate de cameră şi compresoare. De asemenea se recomandă moni-torizarea cu un sistem central de comandă master (de exemplu, SIGMA AIR MANAGER) pentru a putea iden-tifi ca rapid problemele potenţiale cu jaluzelele şi pentru a transmite orice mesaj de alarmă la un sistem de con-trol centralizat.

6. Cazul special de răcire cu apăDeoarece compresoarele răcite cu apă emit echivalentul a 20% din energia consumată sub formă de căldură radi-antă, aceste sisteme necesită, de asemenea, o ventilaţie sufi cientă.

Fig. 3: Sistem de evacuare aer cald cu tubulatură comună pentru toate compresoarele

Fig. 2: Tubulatură conectată la evacuarea din compresor cu pânză de doc

Fig. 1: Sistem de evacuare aer cald cu tubulaturi individuale pentru fiecare compresor

Clapetă basculantă

Ventilatoare

Tubulatură comună de evacuare aer cald

Tubulatură cu conexiune din pânză de doc

Ventilatoare

www.kaeser.com

AnexeAnexele 1 - 2

5554

Pipe length in [m]

Free air delivery

Clearpipe diameter [mm]

Systempres-sure[bar (g)]

Pressure drop[bar]

1

2

3

4

5

67 8

[m³/h] [m³/min]

10

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

500

400

350

300

250

200

175

150

100

80

65

50

40

32

125

25

20

0.03

0.04

0.05

0.07

0.1

0.15

0.2

0.3

0.4

0.5

0.7

1.0

1.5

2

3

4567

101520

100

50

30

20

10

5

2.5

10000

5000

3000

2000

1000

500

300

200

100

AO

C D F F

E

Pipe length in [m]

Free air delivery

Clearpipe diameter [mm]

Systempressure[bar (g)]

Pressure drop[bar]

[m³/h] [m³/min]

10

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

500

400

350

300

250

200

175

150

100

80

65

50

40

32

125

25

20

0.03

0.04

0.05

0.07

0.1

0.15

0.2

0.3

0.4

0.5

0.7

1.0

1.5

2

3

4567

101520

100

50

30

20

10

5

2.5

10000

5000

3000

2000

1000

500

300

200

100

AO

C D F F

E

Nomogramă pentru determinarea diametrului interior al conductei

Anexa 1

Diametrul interior necesar pentru ţevile de aer comprimat poate fi cal-culat folosind această nomogramă:Marcaţi pe axele A şi B lungimea ţevii şi debitul de calcul. Trageţi o linie dreap-tă între cele două puncte, astfel încât prin extinderea aceasta să intersecteze

axa C. La fi nal, marcaţi presiunea mini-mă din sistem şi pierderea de presiune maximă dorită pe axele E şi G. Linia dreaptă dintre cele două puncte inter-sectează axa F. Prin conectarea am-belor puncte de intersecţie de pe axele C şi F cu o linie dreaptă, se obţine un

punct de intersecţie pe axa D care arată diametrul necesar pentru ţeavă.

www.kaeser.com

5756

Type/model (dryer, fi lter, drain etc.)

Designed for m³/min

Total free air delivery of existing compressors that will continue to be used

= VExisting

Yes

Operator’s designation

Manufacturer Model Pressurebar(g)

Free air deliverym³/min

Continued use

planned?

2.

No

Yes

Energy Saving System Service

Are compressors already in use?

No

m³/min

Existing compressed air treatment components:Manufacturer

bar(g)Remarkse.g. Incorrectly sized

Air consumption of tools and machines used

Energy Saving System Service

What free air delivery do the compressors need to provide?1.

1.1

Tools,machines

Air consumptionper tool, machinem³/min

No. oftools,

machines

Load / duty cycle

%

Simultaneityfactor

%

Actual calculatedair consumption

m³/min

x x x

x x x

x x

x

x x x

x x

x

x x x

=

=

=

=

=

=

+

+

+

+

+

Air consumption of all tools =

1.2

1.3

1.4

Other consumers

Compressed air network leakages

Reserve

+

+

+

VTools

VOther

VLeakage

VReserve

VTotal

m³/min

m³/min

m³/min

m³/min

m³/min=Min. req'd free air delivery from the compressors

Exemple de chestionare privind serviciul "Sistem KAESER de economisire a energiei" – KESS

Anexa 2

www.kaeser.com

www.kaeser.com

www.kaeser.com

Fiind unul dintre cei mai mari producători de compresoare cu şurub din lume, KAESER KOMPRESSOREN este reprezentat în toată lumea printr-o reţea vastă de sucursale, fi liale şi parteneri autorizaţi în peste 100 de ţări.

Cu produse şi servicii inovatoare, inginerii şi consultanţii experimentaţi de la KAESER KOMPRESSOREN ajută clienţii în vederea creşterii competitivităţii printr-o strânsă colaborare care vizează conceperea unui sistem progresiv cu performanţă şi efi cienţă crescută în producerea aerului comprimat. În plus, deceniile de experienţă şi cunoştinţe acumulate în furnizarea de sisteme industriale de vârf sunt disponibile pentru fi ecare client prin intermediul reţelei informatice globale a grupului Kaeser.

Aceste avantaje, împreună cu reţeaua internaţională de service KAESER, asigură funcţionarea la capacitatea maximă şi disponi-bilitatea permanentă a tuturor produselor.

KAESER – Lumea este casa noastră

KAESER KOMPRESSOREN SRLBd. Ion Mihalache, Nr. 179 – 011181 Bucureşti – Tel: +40 21 2245681 – Fax: +40 21 2245602E-mail: info.romania@kaeser.com – www.kaeser.com P-

2010

RO.3

/15

Spec

ifi caţ

iile s

e po

t mod

ifi ca

fără

not

ifi car

e pr

eala

bilă

.