Aerul comprimat este foarte utilizat în mediile de producție mari, însă sunt din ce în ce mai întâlnite și în cele mici. Pe lângă faptul că uneori avem nevoie de un suflu puternic de aer, comprimarea aerului ne ajută să transformăm energia electrică în energie mecanică cu anumite specificații. Uneltele pneumatice de calitate au o viață foarte îndelungată și oferă o flexibilitate foarte mare. Sunt mai ușoare decât cele electrice, comparând echipamente cu aceeași putere. Însă cel mai mare atuu al uneltelor pneumatice este viteza pe care o uneltă rotativă o poate avea. Gândiți-vă la scaunul stomatologic.
Acele burghiuri pot avea viteze până la 400.000 de rotații pe minut și un cuplu foarte mare, lucru pe care nu îl puteți obține cu un motor electric așa de mic. Apoi gândiți-vă la spațiul redus din gură. Un motor electric de aceeași putere și viteză ar fi așa de greu încât stomatologul nu ar putea să-l țină în mână. Nu este doar viteza de rotație importantă, ci și cuplul cu care se rotește. Sistemele pneumatice pot stoca aer comprimat și îl pot utiliza oricând. Cantitatea de energie stocată într-un rezervor poate fi impresionant de mare, fiind proporțională cu presiunea și capacitatea rezervorului.
Problema eficienței comprimării aerului
Un lucru important de înţeles despre instalaţiile de aer comprimat este că sunt foarte ineficiente energetic. Cel puțin teoretic. Adică pentru fiecare 100 unităţi de energie electrică introdusă, vei scoate abia 12 unităţi de energie mecanică pentru unealta ta pneumatică. Restul, sunt pierderi energetice cu caldură. Acest reziduu energetic rezultă din cauza faptului că aerul se încălzeşte atunci când este comprimat. Căldura disipată de pompa de aer poate fi benefică pe timp de iarnă. Vara, putem să ne gândit la alte întrebuințări pentru acea cantitate de energie termică.
Din eficienţa de doar 12% a pompei de aer, se vor scade pierderile de pe instalaţii, regulatoare de presiune, scurgeri ale instalației, etc. Pentru creșterea eficienței între energia introdusă și cea extrasă dintr-un sistem de distribuție a aerului comprimat, vin cu niște recomandări. Am vorbit despre aceste recomandări în articolul 1n-cu3and – Care sunt componentele unui sistem pneumatic complet? Acolo voi explica multe detalii despre alegerile corecte pe care le puteți face la fiecare pas. Vă spuneam că introducem 100 de unități și pierdem 88 din ele. Putem oare să utilizăm căldura pierdută în alte scopuri?
O idee bună este că răciți pompa cu apă. Iar căldura obținută de la pompă să o băgați în sistemul de termoficare sau în bazinul de apă caldă. Cu acea apă caldă puteți face duș sau să vă spălați pe mâini. Cu cât bazinul este mai mare și mai înalt, cu atât o să puteți să faceți acest lucru mai bine. Majoritatea compresoarelor mici sunt răcite cu aer, cele mari sunt răcite cu apă. Vă recomand unul mare, cu motor trifazat și dimensionat cam la 50% din capacitatea maximă a branșamentului electric de care dispuneți. Spun asta din mai mult motive, despre care voi scrie cu altă ocazie.
Principalele avantaje ale uneltelor pneumatice
Poate cel mai mare avantaj al acestor scule și unelte este mărimea și greutatea redusă. Puterea aerului comprimat face ca o unealtă pneumatică din aluminiu să aibă aceeași putere ca una electrică de câteva ori mai mare. Uneltele acționate pneumatic sunt foarte ușoare, comparativ cu orice alt sistem de acționare mecanică. Sunt mai avantajoase din punct de vedere al utilizării pentru că au un simplu furtun de alimentare cu aer, iar acesta are o greutate foarte redusă, comparativ cu firul electric, acumulatorul sau furtunele hidraulice.
Au un singur furtun pentru că aerul introdus în uneltă poate să iasă afară după ce face lucrul mecanic. Al doilea avantaj major este viteza de rotație a sculelor cu aplicație rotativă. Este foarte greu să atingi viteze de 20-30 de mii de rotații cu acționare electrică sau hidraulică. Unele unelte pneumatice ating viteze de rotații de 400.000 pe minut. Acele unelte au niște rulmenți mici, dar foarte precis construiți. Aplicațiile manufacturiere și medicale sunt cele mai avantajate de rotații de așa de mari. Însă în atelier, uneltele pneumatice au aproximativ 10.000 de rotații pe minut.
Altă aplicație specială a uneltelor acționate pneumatic este răcirea. De exemplu, avem ciocanele de spart piatră care beneficiază de două ori de aer. Aceste ciocane pot avea o frecvență și o putere foarte mare cu dimensiuni reduse, iar aerul este folosit și ca fluid de răcire a pieselor de contact sau chiar a burghiului. Odată aerul va răci unelta, apoi el va evacua praful din gaura creată pentru a nu bloca dalta. Consider că este foarte flexibil să folosești sistemul de aer comprimat. Acestea sunt doar două exemple, dar sunt multe alte avantaje.
Degradarea instalațiilor de aer comprimat
Un efect secundar al comprimării aerului este condensul. Este nevoie de acordarea unei atenții sporite la acest condens. El poate degrada semnificativ instalațiile de aer comprimat. Nu degradează doar instalațiile ci și compresorul, mai ales dacă nu îl scurgi după fiecare utilizare. Condensul se va depune în primul rând în vasul de stocare a compresorului. După fiecare picătură depusă pe fundul recipientului plin cu aer comprimat, volumul de aer stocat scade. Adică este locuit cu apă, iar apa este un fluid necompresibil, ca orice lichid.
Pe măsură ce apa se depune în rezervor, motorul va porni din ce în ce mai des. Acest lucru va duce la o ineficiență și mai mare a întregului sistem, dar și la o reducere a capacității rezervorului. Fără mentenanță se poate ajunge la un accident de proporții din cauza fisurilor create de rugină. Când aerul pleacă din rezervor, o va face cu viteză și cu putere. Viteză va purta picături de apă pe traseul instalației, până la unealtă. Pentru o bună funcționare și o fiabilitate în timp a întregii instalației de aer, este nevoie să eliminăm apa de pe instalație înainte să ajungă în interiorul uneltei, mai ales dacă este una scumpă.
În proiectul Sistem şi instalaţie de aer comprimat cu multiple rezervoare pentru compresor am să explic despre cum se face o instalație de aer comprimat pentru a scăpa de aceste picături de apă. Vorbesc acolo și despre materialele corespunzătoare pentru alcătuirea acestui sistem. Informațiile sunt prezente și în alte articole. Eu prefer să investesc câteva mii de lei în plus pentru un sistem de distribuție din inox și în niște automatizări pentru că știu că voi uita să drenez sistemul și rezervorul. Tot timpul uit, chiar dacă am valva de scurgere lângă butelia de argon, pe care o închid și deschid zilnic.
Pierderile de presiune pe circuitul de aer comprimat
Instalațiile complexe de aer comprimat au o șansă mai mare de a pierde aer comparativ cu furtul conectat direct la compresor. Totodată, cu cât presiunea din instalație este mai mare, cu atât probabilitatea pierderilor de aer crește. Este bine să păstrăm presiunea din instalație exact atât cât utilizăm. Dacă uneltele folosesc o presiune de 6-7 bar, atunci presiunea din regulatorul de presiune atașat compresorului ar fi bine să lase să treacă doar acestă presiune. Caracteristicile pompei de aer comprimat cu rezultate de 10 bar este suficientă pentru majoritatea aplicațiilor.
O soluție pentru limitarea pierderilor din instalații este sudarea sau lipirea cu cositor a țevilor de cupru. Instalațiile de aer comprimat din plastic pot fi și ele sudate. Însă mie nu îmi plac deloc și le dezaprob aproape constant. Susțin asta, mai ales la sisteme cu presiune mare. O altă metodă de a limita pierderile de aer este folosirea unor țevi cu un diametru cât mai mic, dacă iese la calcul. Țevile cu un diametru mic au și o grosime mai mică a peretelui. În concluzie sunt economice și din punct de vedere al construcției. Însă apar și unele dezavantaje.
Relația între pierderi și diametru este calculată în funcție de diametrul intern al țevilor, nu cel extern. Este destul de greu să calculezi pierderi de sistem pentru că un astfel de calcul este dependent de mulți factori și de designul instalației. Însă putem să reținem că dorim o țeavă cât mai subțire, care conține aer cu presiunea cea mai mică acceptabilă. Apoi vom încerca să sudăm sau să cositorim conexiunile, nu să le înșurubăm. Astfel vom limita pierderile de aer ale unui sistem pneumatic.