Prefer să utilizez unelte cu aer comprimat dacă am acces la ele. Sunt foarte ușoare, au un zgomot plăcut, iar pe timp de iarnă fac căldură în atelier când le folosești. Uneltele pneumatice de calitate au o viață mai lungă decât cele electrice și sunt preferate pentru spațiile mari de producție. Compresorul împreună cu instalația de aer comprimat îmi va ușura viața și va mări comfortul în spațiul de lucru. Visez de mult la un atelier cu o instalație de aer comprimat construită cum trebuie.
În articolul Avantajele și dezavantajele sistemelor pneumatice am descris unele avantaje și dezavantaje punctând pe construcția sistemului de aer comprimat. În articolul Cum să construiești o instalație de distribuție a aerului comprimat?*, am explicat cum puteți livra aerul din camera compresorului la uneltă.
Considerente de design pentru instalaţia de aer comprimat
O instalaţie de aer comprimat este totalul echipamentelor de aer comprimat. Asta include motorul electric, pompa de aer, rezervorul, regulatorul de presiune, instalația de distribuție, picurătorul de apă, iar în ultimul rând unelta. Pentru proiectul meu am să consider nişte argumente constructive pentru a optimiza costul şi performanţa sistemului. Adică voi avea mult mai multe elemente în componența sistemului și le vom lua pe fiecare pe rând. Mie îmi place să învăț din greșelile altora și am pus la punct un design în urma acelor învățături.
Această instalație are un design și o construcție care rezultă din evitarea greșelilor des întâlnite în construcția sistemelor de aer comprimat. Evitarea greșelilor face mai ales referire la evitarea accidentelor și a costurilor mari cu mentenanța. Vom porni de la energia electrică, vom trece prin producția aerului comprimat și condiționat și vom ajunge la stocarea și distribuția lui până la uneltă. Stocarea și distribuția va fi cea mai detaliată parte pentru că vom discuta despre felul în care voi înmagazina aerul comprimat în mai multe rezervoare.
Apoi voi explica despre felul în care voi distribui și condiționa aerul până la uneltă. Condiționarea aerului se referă la calitatea lui, fiind un argument foarte important. Instalația va fi una relativ ieftină și va cuprinde materiale cu o disponibilitate mare. Nu voi ține partea unui producător sau a unui design anume. Voi utiliza cea mai pasivă și mai ieftină modalitate de a construi un sistem de grad industrial. Mă interesează în special eficiența sistemului la construcție și la operare.
#1 – Motorul electric atașat pompei de aer
Motoarele electrice au eficienţe de la IE1 la IE4, cele cu 1 sunt mai puţin eficiente, iar cele cu 4 sunt super eficiente. Chiar aşa se numesc, motoare super eficiente sau Super Premium. Diferenţa între ele este că cele IE4 sunt foarte scumpe și mai mari şi mai grele decât cele IE3, IE2 sau IE1. În cazul compresorului, merită pe deplin să investim în cel mai eficient. Sunt cazuri unde eficienţa nu este relevantă, aşa cum vom vedea în alte proiecte viitoare. În cazul aerului comprimat trebuie să luptăm pentru fiecare punct procentual de eficiență.
Există niște motoare fără eficiență exprimată. Acelea sunt făcute pe vapor și au neoficial clasa de eficiență IE0. Recomand să nu utilizați genul ăla de motoare pentru absolut nimic, cu atât mai puțin pentru un compresor. Eu aleg un motor din fontă pentru că sunt mult superioare celor cu carcasă din aluminiu, dacă nu te interesează greutatea. Având în vedere că produsul este staționar, nu mă va interesa aspectul greutății utilajului.
O să vedem şi situaţii care au nevoie de un motor mai mic, compact, uşor, precum cele ineficiente IE1 cu carcasă de aluminiu, dar nu la compresoare fixe. Fiecare motor este ales în funcție de niște argumente, după construcție și eficiență. Important este că motorul compresorului este cel mai bun exemplu pentru nevoia de eficiență electrică. Nu voi utiliza nici un motor vechi. Acestea nu au clasă de performanță, dar sunt așa de ineficiente, încât munca mea nu va produce nici un ban. Banii pe care îi iau din vânzarea producției se vor duce pe curent. Un fel de situație necompetitivă în care ce iei pe mere vei ajunge să plătești pe pere.
#2 – Rezervorul de aer comprimat
Povestea rezervorului este una lungă şi complicată, pentru este deseori cea mai problematică parte în ceea ce priveşte siguranţa. Am menţionat mai devreme de condens, acest condens se strânge în rezervor. Oţelul începe să ruginească până se subţiază destul cât să se compromită integritarea peretelui de oţel. Asta înseamnă o explozie, deşi sunt mai multe efecte posibile precum transformarea rezervorului într-o rachetă de atelier meşteşugăresc. Cele mici şi subtiri se fac bucaţi când explodează, iar cele mai mari şi mai groase devin rachetă.
Trebuie să goleşti periodic valva din partea de jos a rezervorului. Majoritatea utilizatorilor uită să facă acest lucru şi se folosesc de recipientul de oţel o durată mult prea mare de timp, până la accident. Eu am să adresez problema asta prin amplasarea unei piese mult mai groase de oţel în partea de jos a rezervorului, dar şi o valvă automată de scurgere a apei condensate. A doua problemă a rezervorului este cea a uzurii, adică se ajunge la un număr de cicluri dilatare – contractare până el cedează şi de aceea vasele sub presiune se inspectează la un anumit număr de cicluri comprimare – golire.
Când porniţi compresorul oţelul se intinde şi se dilată, în timp de îl folosiţi sunt variaţii de dilatare, iar când încetaţi să îl folosiţi el pierde presiune până revine la forma iniţială. Aceste cicluri induce o uzură în oţel care se numeşte OBOSEALA METALULUI şi vom vorbi pe lung despre acest lucru în articolele viitoare. A treia problemă este ce a scăpării acidentale, sau a izbirii unui obiect masiv şi ascuţit în masa rezervorului. Eu am să amplasez rezervoarele de aer comprimat într-o camera mică şi separată cu rolul de a mă izola de zgomotul facut de motor şi de pompă, dar şi pentru a mă proteja în cazul exploziei unui rezervor.
#3 – Pompa de aer a compresorului
Pompa de aer este construită din fontă sau din aluminiu, exact ca la motoarele cu combustie internă. Cea din aluminiu are o disipare termică mult mai bună, dar pentru că pe mine mă interesează fiabilitatea am să merg pe o pompă de aer din fontă. În articolul Tipuri de pompe compresoare de aer și eficiența lor* vom discuta mai multe despre aceste pompe. Eu știu deja tipul de pompă de care am nevoie, dar am făcut o clasificare pentru a prezenta o imagine generală. A fost nevoie de mult studiu pentru a putea lua o hotărâre.
Pompa de aer se încălzește foarte tare. Ea poate fi răcită pe aer cu ajutorul unui ventilator sau cu lichid având opțiunea de recuperare a căldurii. Pentru mine este evidentă varianta răcirii pe lichid. Toată acea căldură va merge în rezervorul de apă caldă cu care voi face duș, voi găti și voi spăla. Nici nu intră în discuție să arunc atâta energie termică în atmosferă. Ba chiar mă bate gândul să izolez pompa de aer cu spumă poliuretanică pentru a nu pierde acea căldură în mediul înconjurător.
În imaginea de mai sus avem un compresor cu motor non-electric. Cel mai probabil este un motor pe benzină. Acel motor are și el o pierdere foarte mare de căldură. Pompa de aer are o eficiență de 10% și generatorul pe benzină are o eficiență de maxim 30%. Din 100 de unități de energie băgate în rezervorul de benzină, se pierd minim 70 de unități în căldură. Restul de 30 de unități de energie vor lua formă mecanică și vor fi transmise pompei. Doar 3 unități de energie vor fi regăsite în aerul comprimat.