Carte Exploatare Utilaje Alimentare 2019 PDF [PDF]

Zitiervorschau

SORIN STĂNILĂ

GIORGIANA M. CĂTUNESCU

EXPLOATAREA, ÎNTREŢINEREA ŞI REPARAREA UTILAJELOR DIN INDUSTRIA ALIMENTARĂ

Editura ACADEMICPRES Cluj-Napoca 2019

1

Referenţi ştiinţifici: Conf. univ. dr. ing. MIRCEA MUNTEAN Universitatea de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară Cluj Napoca Şef lucrări dr. ing. ADRIANA DAVID Universitatea de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară Cluj Napoca

2

CUPRINS 1. NOŢIUNI LEGATE DE EXPLOATAREA, ÎNTREŢINEREA ŞI REPERAREA 10 UTILAJELOR ŞI INSTALAŢIILOR............................................................................. 1.1. Noţiuni generale de exploatare a utilajelor şi instalaţiilor...................................... 10 1.1.1. Fazele exploatării utilajelor şi instalaţiilor din industria alimentară............... 11 1.2. Organizarea activităţii de întreţinere şi reparare a utilajelor din industria alimentară.................................................................................................

13

1.2.1. Necesitatea întreţinerii şi reparării utilajelor................................................... 13 1.2.2. Organizarea întreţinerii şi reparării utilajelor................................................. 13 1.2.3. Materiale folosite în construcţia utilajelor......................................................

14

1.2.4. Stabilirea proceselor tehnologice de recondiţionare şi reparare.....................

15

1.2.5. Documentaţia necesară elaborării procesului tehnologic de recondiţionare şi reparare..................................................................................................................

16

1.3. Tehnologia întreţinerii utilajelor............................................................................. 17 1.3.1. Factorii care influenţează tehnologia întreţinerii utilajelor............................. 17 1.3.2. Metode pentru stabilirea ciclului de funcţionare............................................

18

1.3.3. Dezinfectarea şi curăţirea utilajului. Agenţi şi instalaţii aferente...................

20

1.3.4. Metode şi mijloace pentru prevenirea coroziunii............................................ 21 1.3.5. Protecţia prin acoperiri nemetalice................................................................. 22 1.3.6. Măsuri pentru evitarea depunerilor de materiale............................................

22

1.3.7. Metode şi mijloace de îndepărtare a depunerilor............................................ 23 1.4. Organizarea reparării utilajelor............................................................................... 24 1.4.1. Consideraţii generale......................................................................................

24

1.4.2. Clasificarea reparaţiilor................................................................................... 25 1.4.3. Ciclul de reparaţii............................................................................................ 26 1.4.4. Planificarea lucrărilor de reparaţii şi organizarea serviciului de reparaţii......

27

1.4.5. Norme pentru executarea reparaţiilor.............................................................

29

1.4.6. Întocmirea documentaţiei tehnice...................................................................

29

1.4.7. Stabilirea volumului lucrărilor de reparaţii..................................................... 30 1.4.8. Organizarea atelierului de reparaţii................................................................. 32 1.4.9. Organizarea echipelor de reparaţii şi a locului de muncă...............................

3

33

2. PROIECTAREA ÎN INDUSTRIA ALIMENTARĂ.................................................. 2.1. Proiectarea fluxului tehnologic............................................................................. 2.1.1. Conceptul de proiectare a fluxului tehnologic și a unității de industrie alimentară................................................................................................................ 2.1.2. Proiectarea fluxului tehnologic...................................................................... 2.2.Dimensionarea preliminară a utilajelor............................................................. 2.2.1. Alegerea preliminară a utilajelor................................................................... 2.2.2. Planul de amplasare a utilajelor..................................................................... 2.2.3. Flexibilitatea linii tehnologice în industria alimentară.................................. 2.3. Proiectarea unei unități de industrie alimentară.................................................... 2.3.1. Elemente de proiectare ale unei unități din industria alimentară.................. 2.3.2. Siguranța și securitatea în unitatea de industrie alimentară........................ 2.3.3. Caracteristici specifice unităților de industria alimentară........................... 2.4. Caracteristicile utilajelor din industria alimentară................................................ 2.4.1. Cerințele referitoare la igienă...................................................................... 2.4.2. Cerințe referitoare la proprietăți materialelor din care sunt confecționate utilajele din industria alimentară............................................................................. 2.4.3. Cerințe referitoare la caracteristicile constructive....................................... 2.4.4. Cerințe referitoare la caracteristicile de operare.......................................... 2.5.Dimensionarea și costul utilajelor.......................................................................... 2.5.1. Analiza costului investiţiei iniţiale................................................................ 2.5.2. Costul utilajelor din industria alimentară...................................................... 3. ELEMENTE DE TRIBOLOGIE................................................................................

35

3.1. Uzura şi frecarea.....................................................................................................

35

3.1.1. Definiţia frecării şi formele acesteia...............................................................

35

3.1.2. Dependenţa frecare-uzură. Tipuri de uzură....................................................

36

3.2. Importanţa lubrifierii maşinilor şi utilajelor tehnologice.......................................

42

3.2.1 Clasificarea lubrifianţilor.................................................................................

43

3.2.2. Alegerea lubrifianţilor..................................................................................... 45 3.2.3. Organizarea ungerii în cadrul întreţinerii funcţionale..................................... 46 3.3. Sisteme de ungere................................................................................................... 48 3.3.1. Sisteme de ungere cu unsoare consistentă...................................................... 48 3.3.2. Sisteme de ungere cu ulei............................................................................... 4

50

3.3.3. Sisteme de ungere automate...........................................................................

51

3.4. Sisteme de etanşare.................................................................................................. 3.4.1. Alegerea etanşărilor....................................................................................... 3.4.2. Etabşări fixe cu contact.................................................................................. 3.4.3. Etanşări mobile radiale.................................................................................. 3.4.4. Etanşări de protecţie...................................................................................... 3.4.5. Etanşări fără contact..................................................................................... 3.4.6. Etanşări combinate....................................................................................... 4. ORGANE PENTRU CIRCULAŢIA, CONTROLUL VEHICULAREA ŞI REŢINEREA FLUIDELOR............................................................................................

54

4.1. Conducte.................................................................................................................

54

4.1.1 Definire. Mărimi caracteristice. Clasificare..................................................... 54 4.1.2. Tubulatura. Elementele componente.............................................................. 56 4.1.3. Calculul mecanic al conductelor..................................................................... 62 4.2. Elemente pentru comanda şi reglarea circulaţiei fluidelor .................................... 65 4.2.1. Organe de închidere........................................................................................

66

3.2.2. Tipuri constructive de armături....................................................................... 67 4.3. Utilaje pentru stocarea şi reţinerea fluidelor........................................................... 72 4.3.1. Depozitarea lichidelor..................................................................................... 72 4.3.2. Depozitarea gazelor........................................................................................ 73 4.3.3. Depozitarea produselor solide........................................................................

74

4.4. Exploatarea şi întreţinerea organelor pentru circulaţia, controlul şi reţinerea fluidelor.........................................................................................................................

75

4.4.1. Exploatarea, întreţinerea şi repararea conductelor.......................................... 75 4.4.2. Exploatarea şi întreţinerea tehnică a armăturilor............................................ 77 4.4.3. Exploatarea şi întreţinerea tehnică a rezervoarelor pentru lichide.................. 79 4.5. Sisteme pentru vehicularea fluidelor..................................................................... 81 4.5.1. Consideraţii generale...........................................................................................

81

4.5.2. Principalele tipuri constructive de pompe...........................................................

82

4.5.2.1. Pompe centrifuge...................................................................................

82

4.5.2.2. Pompe axiale.......................................................................................... 83 4.5.2.3. Pompe volumice.................................................................................... 85

5

4.5.2.4. Pompele rotative....................................................................................

87

4.5.2.5. Pompe cu fluid motor............................................................................

92

4.5.3. Caracteristicile pompelor..................................................................................... 93 4.5.4. Exploatarea, întreţinerea şi stabilirea defecţiunilor pompelor............................. 97 4.5.4.1. Montarea pompelor în secţiile de fabricaţie..........................................

97

4.5.4.2. Probarea şi reglarea pompelor...............................................................

98

4.5.4.3. Funcţionarea şi defecţiunile pompelor................................................... 99 4.5.4.4. Exploatarea, întreţinerea şi repararea pompelor cu piston..................... 99 4.5.4.5. Exploatarea, întreţinerea şi repararea pompelor centrifuge...................

100

4.5.4.6. Exploatarea, întreţinerea şi repararea pompelor cu palete..................... 101 4.5.4.7. Exploatarea şi repararea ventilatoarelor centrifugale............................ 102 5. SISTEME PENTRU TRANSPORTAT ŞI RIDICAT PRODUSE SOLIDE...........

104

5.1. Caracteristicile materialelor vărsate.......................................................................

104

5.1.1 Granulaţia......................................................................................................... 104 5.1.2 Greutatea specifică şi greutatea volumică........................................................ 105 5.1.3 Frecarea interioară, unghiul de taluz natural.................................................... 106 5.2. Mijloace de încărcare - descărcare......................................................................... 107 5.2.1. Transportorul gravitaţional.............................................................................

107

5.2.2. Transportoare cu bandă................................................................................... 110 5.2.3. Transportoare cu cupe..................................................................................... 113 5.2.4. Transportoare cu racleţi..................................................................................

115

5.2.5. Transportoare elicoidale.................................................................................. 116 5.2.6. Transportoare pneumatice............................................................................... 119 5.3. Exploatarea, întreţinere şi reparare sistemelor de transportat produse solide........

124

5.3.1. Exploatarea sistemelor de transport................................................................

124

5.3.2. Montarea, recepționarea şi punerea în funcțiune a sistemelor de transportat..

126

5.3.3. Ungerea şi uzura sistemelor de transportat.....................................................

128

5.3.4. Repararea sistemelor de transportat................................................................ 5.3.5. Tehnica securității muncii............................................................................... 6. UTILAJE PENTRU MĂRUNŢIREA PRODUSELOR SOLIDE...........................

131

6.1. Definire, scop şi clasificare....................................................................................

131

6.1.1. Factorii care influenţează mărunţirea.............................................................. 131

6

6.1.2. Grad de mărunţire. Trepte de mărunţire.........................................................

132

6.1.3. Energia necesară mărunţirii............................................................................

133

6.1.4. Clasificarea maşinilor de mărunţit..................................................................

134

6.2. Maşini de tăiat........................................................................................................

136

6.2.1. Instalaţii pentru mărunţirea grosieră a cărnii..................................................

136

6.2.2. Instalaţii pentru mărunţirea fină...................................................................... 138 6.2.3. Maşini de tăiat................................................................................................. 140 6.2.4. Maşini de mărunţit propriu-zise (tipuri de mori)............................................

143

6.3. Exploatarea şi întreţinerea utilajelor pentru mărunţirea produselor solide............. 156 6.3.1. Exploatarea, întreţinerea şi repararea maşinilor şi utilajelor de mărunţire..... 156 6.3.2. Exploatarea, întreţinerea şi repararea maşinilor şi utilajelor de tăiat.............. 158 7. UTILAJE PENTRU SORTARE, CALIBRARE ŞI CERNERE.............................. 165 7.1. Consideraţii generale..............................................................................................

165

7.2. Cernerea.................................................................................................................. 165 7.3. Elemente caracteristice operaţiei de separare......................................................... 169 7.3.1. Metode de realizare a cernerii......................................................................... 169 7.3.2. Elemente de calcul şi clasificarea utilajelor de cernere.................................. 170 7.4. Utilaje pentru cernere.............................................................................................

172

7.4.1. Sortarea după diferenţa de mărime................................................................

172

7.4.2. Separarea după proprietăţi aerodinamice........................................................ 176 7.4.3. Separarea combinată după mărime şi proprietăţi aerodinamice. 178 Tararul-aspirator....................................................................................................... 7.4.4. Separarea după mărime şi formă..................................................................... 179 7.4.5. Separarea magnetică....................................................................................... 180 7.5. Exploatarea, întreţinerea şi repararea utilajelor pentru sortare............................... 181 7.5.1. Exploatarea şi întreţinerea sitelor plane.......................................................... 181 7.5.2. Exploatarea şi întreţinerea separatorului pneumatic.......................................

182

7.5.3. Exploatarea şi întreţinerea separatorului aspirator.......................................... 183 7.5.4. Exploatarea şi întreţinerea trioarelor............................................................... 7.5.5. Exploatarea şi întreţinerea separatorului magnetic.........................................

183

8. UTILAJE PENTRU AMESTECAREA PRODUSELOR SOLIDE, A PRODUSELOR ALIMENTARE LICHIDE ŞI A MATERIALELOR ALIMENTARE PLASTICE............................................................................................ 7

184

8.1. Operaţia de amestecare...........................................................................................

184

8.2. Clasificarea utilajelor pentru amestecarea produselor alimentare..........................

185

8.3. Factorii care influenţează amestecarea...................................................................

185

8.4. Realizarea operaţiei de amestecare......................................................................... 186 8.5. Regimul de curgere şi consumul de putere la amestecare...................................... 188 8.6. Utilaje pentru amestecarea produselor solide.........................................................

191

8.7. Utilaje pentru amestecarea produselor plastice......................................................

192

8.8. Utilaje pentru amestecarea în medii lichide...........................................................

195 8.8.1. Amestecarea mecanică.................................................................................... 195 8.8.2. Amestecarea prin circularea lichidelor........................................................... 199 8.8.3. Amestecarea prin barbotarea gazelor.............................................................. 201 8.9. Exploatarea şi întreţinerea tehnică a utilajelor de amestecare................................ 203 8.9.1. Exploatarea şi întreținerea malaxoarelor........................................................ 203 8.9.2. Repararea utilajelor de amestecare................................................................. 8.9.2. Elemente de probă la amestecătoare...............................................................

206

9. UTILAJE ŞI INSTALAŢII PENTRU SPĂLAT PRODUSE ŞI AMBALAJE.......

208

9.1. Spălarea materiilor prime.......................................................................................

208

9.1.1. Funcţiile spălării. Metode de spălare..............................................................

208

9.1.2. Maşini de spălat produse................................................................................. 212 9.1.2.1. Maşini de spălat cu bandă....................................................................... 212 9.1.2.2. Maşini de spălat cu ax cu palete sau cu şnec..........................................

215

9.1.2.3. Maşini de spălat rotative.........................................................................

216

9.1.2.4. Maşini de spălat prin flotaţie................................................................... 218 9.2. Maşini pentru spălat ambalaje................................................................................ 220 9.2.1. Cerinţe impuse şi clasificarea ambalajelor....................................................

220

9.2.2. Acţiunea mediilor de spălare asupra sedimentului.........................................

222

9.2.3. Fazele operaţiei de spălat ambalaje................................................................. 224 9.2.4. Tipuri de maşini de spălat ambalaje................................................................ 226 9.2.4.1. Maşini de spălat cu lanţ transportor şi o baie de înmuiere......................

226 9.2.4.2. Maşini de spălat cu lanţ transportor şi două băi de înmuiere.................. 228 9.2.4.3. Maşini de spălat cu lanţ transportor şi mai multe băi de înmuiere.......... 229 9.3. Instalaţii de spălare automată CIP.......................................................................... 9.4 . Exploatarea şi întreţinerea maşinilor de spălat produse şi ambalaje.....................

231

10. UTILAJEL PENTRU SEPARAREA AMESTECURILOR ETEROGENE......... 233 8

10.1. Amestecurilor eterogene....................................................................................... 233 10.2. Separarea prin sedimentare................................................................................... 234 10.2.1. Consideraţii teoretice.................................................................................... 234 10.2.2. Utilaje pentru sedimentare............................................................................

236

10.2.2.1. Camera de desprăfuire..........................................................................

236

10.2.2.2. Decantoare pentru suspensii................................................................. 238 10.2.2.3. Decantoare pentru amestecuri eterogene lichid - lichid..................... 239 10.3. Separarea prin filtrare...........................................................................................

240

10.3.1. Consideraţii teoretice....................................................................................

240

10.3.2. Utilaje pentru filtrare....................................................................................

242

10.3.2.1. Filtre pentru amestecuri eterogene gazoase..........................................

242

10.3.2.2. Filtre pentru amestecuri eterogene lichide............................................

244

10.4. Separarea prin centrifugare................................................................................... 253 10.4.1. Consideraţii teoretice.................................................................................... 253 10.4.2. Utilaje pentru centrifugare............................................................................

254

10.4.2.1. Centrifuge decantoare...........................................................................

255

10.4.2.2. Centrifuge filtrante................................................................................

260

10.4.2.3. Centrifuge fără elemente în mişcare.....................................................

263

10.5. Exploatarea, întreţinerea şi repararea utilajelor pentru separarea amestecurilor eterogene........................................................................................................................

264

10.5.1. Pornirea utilajelor pentru separarea.............................................................

264

10.5.2. Conducerea şi supravegherea procesului tehnologic....................................

265

10.5.3. Oprirea utilajelor de centrifugare - filtrare................................................... 267 10.5.4. Întreţinerea tehnică curentă........................................................................... 267 10.5.5. Incidente funcţionale în exploatarea utilajelor.............................................. 268 10.5.6. Defecţiuni, uzuri premature şi avansate (anormale)..................................... 270 10.5.7. Repararea centrifugelor şi filtrelor............................................................... 271 11. UTILAJE PENTRU USCAREA PRODUSELOR AGRO-ALIMENTARE......... 273 11.1. Consideraţii teoretice............................................................................................

273

11.1.1. Factorii care influenţează uscarea................................................................. 273 11.1.2. Mecanismul îndepărtării apei din produse.................................................... 274 11.1.3. Viteza de uscare............................................................................................

274

11.1.4. Metode de uscare..........................................................................................

276

9

11.1.5. Aerul - agent de uscare.................................................................................

277

11.2. Utilaje şi instalaţii de uscare.................................................................................

280

11.3. Calculul utilajelor de uscare.................................................................................

289

11.3.1. Bazele de calcul ale uscătorului rotativ........................................................

289 11.3.2. Calculul utilajelor şi instalaţiilor de uscare................................................... 292 11.3.2.1. Stabilirea dimensiunilor uscătoarelor.................................................... 292 11.4. Exploatarea, întreţinerea şi repararea uscătoarelor............................................... 295 11.4.1. Întreţinerea uscătoarelor................................................................................ 295 11.4.2. Repararea uscătoarelor.................................................................................. 297 12. UTILAJE PENTRU PRESAREA PRODUSELOR ALIMENTARE....................

300

12.1. Factorii care influenţează presarea....................................................................... 300 12.2. Utilaje pentru presare............................................................................................ 301 12.2.1. Clasificarea preselor...................................................................................... 301 12.2.2. Tipuri constructive de prese.......................................................................... 303 12.2.2.1. Prese cu acţiune discontinuă................................................................. 303 12.2.2.2. Prese mecanice cu acţiune continua......................................................

307

12.2.2.3. Prese cu acţiune combinată...................................................................

312

12.3. Calculul preselor................................................................................................... 315 12.4. Exploatarea, întreţinerea şi repararea preselor..................................................... 318 12.4.1. Întreţinerea şi repararea preselor mecanice................................................... 318 12.4.2. Întreţinerea şi repararea preselor hidraulice.................................................. 320 12.4.3. Întreţinerea şi repararea preselor pneumatice...............................................

321

13. UTILAJE PENTRU DIFUZIUNE ŞI EXTRACŢIE..............................................

324

13.1. Operaţia de difuzie. Consideraţii teoretice...........................................................

324

13.2. Metode de realizare a difuziei..............................................................................

325

13.3. Operaţii bazate pe difuzie.....................................................................................

326

13.3.1. Extracţia........................................................................................................

326

13.3.2. Absorbţia....................................................................................................... 327 13.3.3. Adsorbţia....................................................................................................... 327 13.4. Utilaje folosite în operaţii bazate pe difuzie.........................................................

328

13.4.1. Utilaje pentru extracţia continuă................................................................... 328 13.4.2. Aparate folosite pentru absorbţie.................................................................. 337 13.4.3. Aparate pentru adsorbţie...............................................................................

10

341

13.5. Exploatarea, întreţinerea şi repararea utilajelor de difuzie...................................

341

13.5.1. Extractorul cu bandă.....................................................................................

341

13.5.2. Extractorul-melc...........................................................................................

342

13.5.3. Extractoare rotative....................................................................................... 344 14. UTILAJE ŞI INSTALAŢII PENTRU DOZARE ŞI AMBALARE....................... 346 14.1. Ambalaje............................................................................................................... 346 14.2. Maşini pentru dozarea materialelor solide............................................................ 346 14.2.1. Aparate şi utilaje pentru dozarea discontinuă...............................................

346

14.2.2. Maşini pentru dozarea continuă....................................................................

348

14.2.3. Instalaţii de dozare şi ambalare..................................................................... 351 14.3. Maşini şi utilaje pentru dozarea lichidelor........................................................... 351 14.3.1. Maşini pentru dozare fără suprapresiune de gaz........................................... 352 14.3.2. Maşini pentru dozare cu suprapresiune de gaz (CO2)................................... 355 14.3.3. Maşini pentru dozare în recipiente mari.......................................................

356

14.4. Maşini pentru dozarea produselor sub formă de pastă (cremă)............................ 356 14.5. Maşini de scos şi de încărcat sticle în navete...................................................... 357 14.6. Maşini de etichetat................................................................................................ 359 14.6.1. Maşina de etichetat butelii de sticla.............................................................. 359 14.7. Întreţinerea şi repararea utilajelor de dozare........................................................

361

14.8. Întreţinerea şi repararea maşinilor pentru dozare lichidă.....................................

361

14.9. Întreţinerea şi repararea maşinilor pentru închidere.............................................

362

14.10. Întreţinerea şi repararea maşinilor de dozare-etichetare..................................... 363 15. UTILAJE ŞI INSTALAŢII PENTRU TRATAMENTE TERMICE 364 APLICATE PRODUSELOR AGRO-ALIMENTARE................................................. 15.1. Schimbătoare de căldura....................................................................................... 364 15.1.1. Destinaţia schimbătorului de căldură........................................................... 364 15.1.2. Clasificarea schimbătoarelor de căldură.......................................................

364

15.1.3. Întreținerea şi repararea schimbătoarelor de căldură multitubulare............

367

15.1.4. Încercarea schimbătoarelor de căldură.......................................................... 369 15.1.5. Punerea în funcţiune a schimbătoarelor........................................................ 370 15.2. Utilaje pentru fierbere şi opărire........................................................................... 370 15.3. Utilaje pentru pasteurizare.................................................................................... 373 15.3.1. Exploatarea și întreținerea pasteurizatoarelor cu plăci................................ 11

15.4. Utilaje pentru sterilizare şi uperizare.................................................................... 375 16. UTILAJE PENTRU EVAPORARE ŞI CONDENSARE........................................ 380 16.1. Evaporatoare......................................................................................................... 380 16.1.1 Destinaţia evaporatoarelor............................................................................. 380 16.1.2. Clasificarea evaporatoarelor.........................................................................

380

16.1.3. Întreţinerea şi repararea evaporatoarelor......................................................

383

16.2. Utilaje pentru condensare.....................................................................................

384

16.2.1. Destinaţia condensatoarelor..........................................................................

384

16.2.2. Clasificarea condensatoarelor.......................................................................

385

16.2.3. Exploatarea, întreţinerea şi repararea condensatoarelor...............................

390

ANEXE............................................................................................................................... Bibliografie......................................................................................................................... 393

12

1. EXPLOATAREA, ÎNTREŢINEREA ŞI REPERAREA UTILAJELOR ŞI INSTALAŢIILOR DIN INDUSTRIA ALIMENTARǍ 1.1. NOŢIUNI GENERALE DE EXPLOATARE A UTILAJELOR ŞI INSTALAŢIILOR Caracteristicile tehnice ale utilajelor şi instalaţiilor din industria alimentară pot fi menţinute printr-un regim raţional de exploatare şi întreţinere, aplicat conform cu particularităţile constructiv-funcţionale ale acestora. Noţiuni de exploatare şi întreţinere. Exploatarea reprezintă totalitatea lucrărilor de valorificare funcţională a utilajelor şi instalaţiilor, pentru asigurarea condiţiilor unei siguranţe depline şi ale unor cheltuieli minime de întreţinere şi reparaţie. Întreţinerea reprezintă totalitatea lucrărilor aplicate continuu sau periodic asupra utilajelor (instalaţiilor), urmărindu-se: ▪ menţinerea stării funcţionale a utilajului la parametrii normali privind calitatea şi continuitatea producţiei; ▪ evitarea întreruperilor de producţie; ▪ reducerea timpilor neproductivi; ▪ limitarea, la nivel minim, a cheltuielilor suplimentare ; ▪ majorarea fiabilităţii utilajelor. În general, exploatarea şi întreţinerea utilajelor îmbrăcă aspecte de coordonare şi supraveghere a funcţionării şi de întreţinere permanenta a instalaţiilor. Aspecte ale siguranţei în exploatare Elementele care hotărăsc asupra siguranţei funcţionale a instalaţiilor sunt: ✓ acţionarea utilajelor; ✓ montajul instalaţiilor; ✓ starea de uzura; ✓ reparaţiile executate; ✓ reglajele după repararea lor. Pentru orice tip de instalaţie, incidentele funcţionale se pot grupa în: -

abateri de la valorile nominale ale parametrilor funcţionali cu zgomote, vibraţii, 13

întreruperi ale funcţionării; -

defecţiuni ale pieselor şi subansamblurilor componente;

-

avarii parţiale sau totale ale instalaţiilor.

Între cele trei categorii de incidente funcţionale indicate există legături de cauzalitate schematizate grafic în figura 1.1.

Fig. 1.1. Relaţia de dependenţă între incidente funcţionale

Dacă perturbările funcţionale nu sînt înlăturate la timp, ele pot genera defecţiuni sau avarii. Exploatarea raţională a utilajelor. Acesta stă la baza întocmirii instrucţiunilor de exploatare şi întreţinere pentru fiecare tip de utilaj şi preconizează respectarea strictă a succesiunii operaţiilor la pornirea şi oprirea utilajului. La utilajele cu acţionare mecanică, pornirea se face în gol, iar oprirea se face după prelucrarea completă a materialului tehnologic. 1.1.1. Fazele exploatării utilajelor şi instalaţiilor din industria alimentară 1. Pregătirea punerii în funcţiune. În conformitate cu prescripţiile I.S.C.I.R., înainte de intrarea în funcţiune, recipientele se vor goli de aer prin deschiderea robinetelor de aerisire, prin aburire sau suflare cu gaz neutru (azot.). Purjarea se continuă până când analiza gazelor din interior indică o concentraţie sub limita din instrucţiunile de lucru. Lucrările pregătitoare în vederea pornirii conţin şi verificarea etanşeităţii recipienţilor şi a aparatelor de măsură şi control. Înainte de punerea în funcţiune se controlează legăturile tehnologice ale instalaţiei, examinându-se starea funcţională a dispozitivelor de siguranţă şi protecţie, a aparaturii de măsură şi control, reglarea circuitelor de alimentare şi evacuare a materialelor prelucrate. Se

14

controlează starea funcţională a echipamentelor anexe (agitatoare, pompe, compresoare, sisteme de încălzire şi răcire, sisteme de acţionare a echipamentelor etc). De asemenea, se mai controlează materia primă destinată prelucrării (mase, debite, concentraţii, presiuni, temperaturi ş.a.), pregătindu-se alimentarea în condiţiile de lucru. 2. Pornirea instalaţiilor. Pornirea se desfăşoară în ordinea indicată; alimentarea cu materii prime se face în ordinea şi la parametrii de alimentare precizate în instrucţiuni. Atingerea parametrilor de lucru se realizează treptat, prin creşterea debitelor de alimentare şi evacuare a materialelor şi a intensităţii proceselor secundare. Până la atingerea regimului maxim se efectuează reglajele necesare. Când instalaţia lucrează în regim continuu, staţionar, materialele evacuate sînt recirculate, iar debitul de alimentare cu materie primă iniţială variază în mod corespunzător. 3. Controlul funcţionării. În timpul procesului de prelucrare se urmăresc: •

parametrii tehnologici care trebuie să se încadreze în limitele prescrise (înregistrări duble pentru presiune, temperatură, debite, concentraţii care nu trebuie să aibă diferenţe mai mari de 1% din valoarea nominală );

•

starea generală a instalaţiei. Se pot efectua analize periodice de laborator, prelevarea probelor din recipiente, care

lucrează sub presiune, se face numai prin gurile de probe, echipate cu armături corespunzătoare. Desfăşurarea procesului se urmăreşte şi vizual prin vizoare şi ferestre de observaţii montate, pe recipiente. Se urmăresc strict echipamentele de protecţie şi de siguranţă (reductoare de presiune, supape de siguranţă, opritoare de flăcări, sisteme de analiză şi direcţie a gazelor, indicatori de nivel etc.). Pe timpul funcţionării instalaţiilor sub presiune este categoric interzisă orice fel de intervenţie mecanică (schimbarea garniturilor de etanşare, strângerea acestora la presetupe, strângerea sau slăbirea şuruburilor la flanşe etc.). 4. Întreruperea funcţionării instalaţiilor şi utilajelor. În exploatarea instalaţiilor şi utilajelor opririle pot fi cauzate: -

accidental (de scurtă durată sau de lungă durată), ca urmare a unor incidente funcţionale în instalaţie;

-

programate, impuse de cerinţele procesului de fabricaţie sau de necesitatea executării 15

unor verificări sau lucrări de întreţinere-reparaţie. În ambele situaţii, întreruperea funcţionării implică întreruperea treptată a alimentării cu materie primă şi a agenţilor de încălzire şi suflare, în întregul volum al recipientelor, cu abur sau gaz neutru. Această suflare se face conectând în circuit, înaintea recipientului, o ramificaţie de la conducta principală de abur sau gaz neutru şi eliminând încărcătura tehnologică prin conducte scoase în exteriorul clădirii, în zone nepericuloase, în vederea reţinerii şi neutralizării acestora. Normele tehnice prevăd, la întreruperea funcţionării recipientelor sub presiune, ca presiunea să se reducă lent cu respectarea măsurilor pentru evitarea accidentelor. După golirea şi izolarea recipientelor de restul instalaţiei, se continuă răcirea interiorului recipientului prin suflare cu aer sau azot. După caz, recipientele cu funcţionare discontinuă sunt apoi spălate în interior cu apă caldă sau apă rece.

1.2. ORGANIZAREA ACTIVITĂŢII DE ÎNTREŢINERE Şl REPARARE A UTILAJELOR DIN INDUSTRIA ALIMENTARĂ 1.2.1. Necesitatea întreţinerii şi reparării utilajelor Industria alimentară este una din principalele ramuri de producţie, care trebuie să ofere consumatorilor o gamă largă de produse de bună calitate şi în cantităţi suficiente. În condiţiile producţiei industriale moderne, utilajele şi instalaţiile trebuie să îndeplinească un rol de bază, astfel încât ele să funcţioneze la parametri optimi, fără întreruperi sau opriri accidentale, aceste cerinţe fiind determinante pentru o eficienţă economică ridicată a proceselor tehnologice de obţinere a produselor alimentare. Întrucât în timpul funcţionării, asupra utilajelor şi instalaţiilor se produc o serie de acţiuni mecanice, termice sau chimice, piesele componente se degradează, ele îşi pierd caracteristicile iniţiale, cele referitoare la dimensiuni, formă, rezistenţă etc. Aceasta conduce la modificarea unor parametri funcţionali, la micşorarea rezistenţei, la defectarea şi respectiv scoaterea utilajelor din funcţiune. Obţinerea unei durate de funcţionare normală, cât mai lungă, se poate realiza prin încetinirea procesului de uzare a pieselor din componenţa utilajului. Aceasta se poate asigura printr-o exploatare normală, evitându-se suprasolicitarea utilajelor, prin întreţinerea corectă şi curăţirea suprafeţelor care vin în contact cu resturile de produse (rămase la sfârşitul operaţiilor 16

tehnologice de prelucrare a produselor alimentare), printr-o ungere corectă, folosindu-se un lubrifiant de calitate superioară, prin repararea la timp a utilajelor. 1.2.2. Organizarea întreţinerii şi reparării utilajelor Părţile componente ale unui utilaj Diversitatea mare a materiilor prime prelucrate în industria alimentară a determinat crearea unei multitudini de tipuri de utilaje, a căror construcţie depinde de o serie de factori, cum sunt: caracteristicile fizico-chimice, mecanice şi biologice; procedeul de prelucrare (mărunţire, amestecare, separare, difuziune, uscare etc.); condiţiile în care se realizează operaţia (temperatură, presiune, prezenţa aerului etc.); gradul de mecanizare şi automatizare a liniei tehnologice. În funcţie de aceşti factori, după caz, utilajele pot fi constituite din subansambluri, fiecare având un rol bine determinat în ansamblu, astfel: • subansamblul de prelucrare a materiei prime, cum sunt valţurile la moara de măcinare; melcul la maşina de tocat carne etc.; • subansamblul de acţionare care pune în funcţiune utilajul, fiind compus din electromotor şi transmisii mecanice, cuplaje, lagăre; • subansamblul de alimentare a utilajului cu materii prime, cum sunt dozatoarele sau conductele de alimentare direct în utilaj; • subansamblul de evacuare a produselor obţinute în urma prelucrării, de exemplu un transportor-melc, un vibrator sau conductele de legătură cu alte aparate etc.; • subansamblul de realizare a condiţiilor de lucru (temperatură, presiune, atmosferă controlată, umiditate); în acest caz, utilajul este prevăzut cu elemente de încălzire sau răcire, cu pompe de vid etc.; • aparatele de reglare şi control al desfăşurării operaţiilor tehnologice; utilajele moderne sunt dotate cu tablouri de comandă în care sunt centralizate atât indicatoarele aparatelor de măsură de la distanţă a parametrilor operaţiei, cât şi telecomenzile diferitelor mecanisme sau elemente de execuţie; acestea permit desfăşurarea operaţiei prin comandă-program sau prin reglare automată pe baza datelor obţinute prin folosirea calculatoarelor electronice; • corpul utilajului şi construcţia lui de susţinere; părţile componente ale utilajului trebuie să aibă o poziţie funcţională bine determinată, stabilită prin proiect; pentru aceasta, 17

fiecare utilaj are o parte de susţinere şi fixare numită batiu, obţinută prin turnare o dată cu construcţia utilajului sau prin sudarea unor profile (laminate) metalice. 1.2.3. Materiale folosite în construcția utilajelor din industria alimentară Utilajele din industria alimentară sunt puse în situaţia de a lucra în condiţii grele pe de o parte venind în contact cu materiile alimentare şi cu microorganisme care provoacă coroziunea oţelului carbon (de exemplu, în industria laptelui, vinului), iar pe de altă parte fiind amplasate în medii cu conţinut mare de umiditate (de exemplu, industria laptelui, cărnii, zahărului, amidonului, băuturilor, frigotehnică, panificaţie), praf (industria tutunului, descojitorii din industria uleiului, industria morăritului), gaze - SO2 (industria vinului, conservelor) etc. Aceasta impune alegerea atentă a materialelor de construcţie corespunzătoare specificului de lucru din fiecare loc de producţie, atât pentru a nu se produce degradarea produselor prin înglobarea compuşilor cu fierul sau alte materiale, cât şi pentru a asigura buna funcţionare a utilajelor, astfel încât producţia să se desfăşoare un timp cât mai îndelungat şi fără întrerupere. Astfel, părţile din utilaj care vin în contact cu materiile alimentare, ce reacţionează cu oţelul carbon, sunt confecţionate din oţel inoxidabil. La utilajele care suportă acţiuni hidrodinamice, mecanice, termice, piesele se construiesc din oţel carbon emailat, iar la cele supuse la solicitări statice, din oţel carbon protejat cu materiale plastice, cu cauciuc, cu email sau din materiale plastice sau aluminiu. Mecanismele sunt confecţionate din oţel carbon obişnuit, oţel carbon de calitate sau oţeluri aliate, după cerinţele de uzură şi de şoc la care sunt supuse. Materialele pentru utilajele termice sau cu regim de lucru sub presiune, respectiv vacuum, vor fi alese, prelucrate şi verificate conform instrucţiunilor în vigoare. Corpul utilajelor (batiul) este turnat din fontă cenuşie. Unele piese, cum sunt traversele, braţele şi picioarele de susţinere, sunt confecţionate din fontă perlitică modificată. Ca metale neferoase se folosesc: bronzurile pentru lagărele de alunecare şi armături pentru apă; alamele pentru piesele aparatelor de măsură ce nu vin în contact cu lichidele alimentare etc. Utilajele cu regim de lucru la temperaturi peste 60°C au pe suprafaţa exterioară a pereţilor şi conductelor un strat de izolare termică dintr-un material cu coeficient de conductivitate redus, ca de exemplu azbest, pâslă, vată de sticlă, şamotă etc., protejat fie 18

numai prin vopsire, fie prin îmbrăcare cu carton asfaltat, tablă galvanizată sau tablă neagră vopsită pe ambele părţi. De asemenea, la instalaţiile şi construcţiile frigorifice, la izolarea termică se folosesc materiale, ca: plută naturală, foi şi cartoane celulozice (velit), materiale plastice (polistiren expandat, mase spumoase de uretan, policlorură de vinil), vată de zgură, plută minerală, vată de sticlă. Etanşarea se face în funcţie de temperatură şi presiune cu diferite materiale, ca: pentru apă - placă de cauciuc, carton tehnic, cânepă, clingherit; pentru alte lichide - aceleaşi ca pentru apă însă cu condiţia folosirii cauciucului alimentar; pentru abur - placă de azbest, clingherit; pentru produse petroliere - carton tehnic, clingherit; pentru gaze şi praf - azbest. 1.2.4. Stabilirea proceselor tehnologice de recondiţionare şi reparare Utilajele supuse recondiţionării şi reparării parcurg mai multe etape, într-o ordine stabilită anterior, impusă de desfăşurarea procesului tehnologic. Prin proces tehnologic de reparare se înţelege partea din activitatea unei întreprinderi care cuprinde totalitatea acţiunilor ce se au în vedere pentru restabilirea formei, dimensiunilor, precum şi a calităţilor mecanice ale pieselor şi subansamblurilor ce alcătuiesc un utilaj sau maşină. Astfel, în procesul de producţie al atelierelor de reparare, din cadrul fabricilor de produse alimentare se întâlnesc: •

tehnologia demontării în subansambluri şi piese;

•

tehnologia recondiţionării pieselor cu grad mic de uzură, considerate piese uşor reparabile;

•

tehnologia reparării pieselor cu grad mai avansat de uzură, considerate de asemenea reparabile. Procesele tehnologice de recondiţionare se elaborează în diferite situaţii, şi anume: -

când se recondiţionează sau se repară piese pentru care nu sunt elaborate procese tehnologice tip de reparare sau, când chiar dacă acestea există, posibilităţile întreprinderii nu permit aplicarea lor;

-

când sunt necesare modificări constructive la unele piese supuse reparării;

-

când se schimbă natura materialului din care este construită piesa supusă reparării.

19

Aceste procese tehnologice se stabilesc cu scopul de a hotărî metoda de reparaţie adecvată din punct de vedere constructiv sau din punctul de vedere al costurilor cu care se fac lucrările de reparare. Lucrările de reparare se execută la diferite locuri de muncă, cu anumite maşini şi scule, de către muncitori care au această specialitate. 1.2.5. Documentaţia necesară elaborării procesului tehnologic de recondiţionare şi reparare La introducerea unui utilaj în reparaţie se întocmeşte foaia de constatare generală, aceasta conţinând date referitoare la: ▪ aspectul exterior al maşinii, cu menţionarea stării funcţionale, făcându-se referiri şi la lipsa unor piese, dacă este cazul; ▪ starea tehnică a sistemului de acţionare, respectiv a electromotorului; ▪ volumul şi felul lucrărilor anterioare (revizii, reparaţii) făcute din momentul primirii la locul de exploatare, până în momentul trimiterii în reparaţie; ▪ felul şi volumul lucrărilor ce urmează a se efectua. Se întocmeşte foaia de constatare detaliată, în care se specifică toate lucrările cu: antecalculaţia pe costurile lucrărilor; necesarul de materiale şi piese pentru efectuarea reparaţiilor. Pentru întocmirea fişelor tehnologice sau a planului de operaţii (pentru reparare sau recondiţionare) sunt necesare desenele de execuţie ale pieselor, precum şi desenul de ansamblu din care aceste piese fac parte. Lucrările de reparaţie în funcţie de complexitatea lor, precum şi în funcţie de stocul de piese de rezervă al fabricii se pot face în atelierul mecanic propriu sau prin cooperare cu unităţi specializate în acest scop.

1.3. TEHNOLOGIA ÎNTREŢINERII UTILAJELOR 1.3.1. Factorii care influenţează tehnologia întreţinerii utilajelor Întreţinerea utilajelor în întreprinderile din industria alimentară se realizează ţinânduse seama de următorii factori: durata de funcţionare; dezinfectarea şi curăţirea utilajului;

20

îndepărtarea depunerilor de pe suprafeţele metalice; ungerea pieselor în mişcare; calitatea lubrifiantului folosit. Durata totală de funcţionare este perioada între două reparaţii capitale, iar pentru utilajul nou, este intervalul de timp de la începerea exploatării până la terminarea primelor reparaţii capitale. Ea este rezultată din experienţă şi studii. Ciclul de funcţionare reprezintă orele de funcţionare efectivă a utilajelor, inclusiv durata reparaţiilor. În general, ciclul de funcţionare a utilajului în timp de un an este mai mic de 8760 h (timp de funcţionare neîntreruptă a unui utilaj într-un an). Structura ciclului de funcţionare cuprinde succesiunea diferitelor tipuri de reparaţii în cadrul ciclului de funcţionare: astfel, în cursul duratei totale de funcţionare utilajele sunt supuse la câteva reparaţii curente de gradul 1 (RC1), la 1...3 reparaţii curente de gradul 2 (RC2), la o reparaţie capitală (RK). Durata de funcţionare între reparaţii este durata efectivă de funcţionare a utilajului între aceste reparaţii. Durata de funcţionare a utilajului între două reparaţii curente se notează cu t şi se calculează cu formula: t=

T − ( Rc + nC2 + mC1 ) , r +1

[h]

în care: T este durata de funcţionare, în h; Rc - durata calendaristică a reparaţiei capitale (RK), în h; C2 - durata calendaristică a reparaţiei curente de gradul 2 (RC2), în h; C1 - durata calendaristică a reparaţiei curente de gradul 1 (RC1), în h; n - numărul reparaţiilor curente de gradul 2, dintr-o durată totală de funcţionare; m - numărul reparaţiilor curente de gradul 1 dintr-o durată totală de funcţionare; r - numărul total de reparaţii din cadrul duratei totale de funcţionare. Durata reparaţiilor se calculează din momentul opririi utilajului pentru reparaţie şi până în momentul recepţionării utilajului. Stabilirea duratelor reparaţiilor accidentale se va face prin analiză privind durata reparaţiilor planificate. Durata reparaţiilor, în zile calendaristice, se poate stabili cu ajutorul formulei: d=

A +K lS

21

în care: • d este durata, în zile de imobilizare pentru reparaţie a utilajului; • A - numărul orelor (manuale sau maşini-unelte) necesare pentru executarea reparaţiei; • l - numărul muncitorilor de categoria 5 care lucrează simultan la executarea reparaţiei; • S - numărul de schimburi în care lucrează echipa de reparaţie; • K - numărul de ore pentru planificarea funcţionării maşinii, care se ia din tabele şi are valori „C“ pentru RC1, RC2 şi 0,1 A pentru RK. 1.3.2. Metode pentru stabilirea ciclului de funcţionare Structura ideală a ciclului de funcţionare este determinată de valoarea minimă a duratei reparaţiilor. Ciclul de funcţionare este determinat de durata de funcţionare a elementelor principale ale instalaţiilor, durată care este în funcţie de condiţiile de exploatare. La analizarea condiţiilor de exploatare trebuie să se ţină seamă de următoarele considerente: calitatea produsului executat pe utilaj, structura cinematică şi constructivă a maşinii, condiţiile de uzură a pieselor componente ale maşinii, mediul ambiant în care funcţionează maşina. Durata ciclului de funcţionare poate fi diferită chiar şi în cazul maşinilor de acelaşi tip. În cazul stabilirii corecte a duratei de reparaţii se tinde către următoarele : -

mărirea duratei ciclului de funcţionare;

-

reducerea cheltuielilor de întreţinere;

-

determinarea gradului de complexitate optim al reparaţiilor, fără a reduce siguranţa în funcţionare. Creşterea siguranţei în funcţionare a maşinilor şi instalaţiilor şi necesitatea reducerii

defecţiunilor accidentale au condus la modificarea structurii ciclului de întreţinere şi reparaţii. S-a dovedit că este avantajoasă creşterea numărului şi volumului reparaţiilor mici în structura ciclului, iar reparaţia curentă eliminată şi înlocuită, prin reparaţii mici, bine pregătite. Prin introducerea în structura ciclului a unor reparaţii mici se măreşte durata ciclului, fapt care atrage după sine micşorarea cheltuielilor şi a timpului de staţionare a maşinilor. Stabilirea duratei şi structurii ciclului de funcţionare se poate face după metodele: ➢ urmărirea procesului tehnologic; ➢ gruparea pieselor cu aceeaşi uzură critică.

22

1.3.2.1. Stabilirea duratei de funcţionare pe baza urmăririi procesului tehnologic Performanţa unui utilaj sau instalaţii depinde de gradul de uzură a pieselor componente. Urmărind statistic cauza uzurilor de-a lungul procesului tehnologic se poate aprecia o durată minimă de funcţionare a utilajelor şi se poate stabili ciclul de funcţionare a utilajelor şi instalaţiilor din industria alimentară. Pentru fiecare instalaţie se urmăreşte: durata medie de funcţionare a ciclului în luni, distribuţia statistică a duratei ciclului de funcţionare, indicele de utilizare a instalaţiei, cheltuielile pentru reparaţie pe unitatea de produs. Durata medie a ciclului de funcţionare este de circa 11,6 luni; aceasta se consideră durata de funcţionare a utilajului respectiv. Volumul de reparaţii experimentat, în an-h, necesar pentru o reparaţie, este aproximativ acelaşi, independent de capacitatea instalaţiilor. În vederea creşterii indicelui de utilizare a utilajelor, se recomandă montarea unor utilaje de rezervă. 1.3.2.2. Stabilirea duratei ciclului de funcţionare prin gruparea pieselor după gradul de uzura Principiul se bazează pe gruparea pieselor ce se uzează în grupe de piese uzate la care înlocuirea şi repararea este avantajoasă din punct de vedere economic. Această limită se numeşte uzură critică. Înlocuirea fiecărei piese imediat ce aceasta a atins uzura critică este o operaţie neeconomică, deoarece necesită multe opriri ale utilajului sau ale instalaţiei. De aceea, este recomandabil să se formeze grupe de piese cu uzură critică apropiată. Grupele trebuie să fie în număr mic, pentru a se menţine utilajele cât mai mult în stare de funcţionare. Tipul şi mărimea reparaţiei la care se înlocuiesc piesele uzate dintr-o grupă sunt determinate de numărul şi complexitatea pieselor care se înlocuiesc. Durata unei reparaţii curente şi durata de funcţionare dintre două reparaţii curente este determinată de grupa de piese cu gradul de uzură cel mai mic. Pe lângă gruparea pieselor în funcţie de uzură, se mai urmăreşte identificarea cauzelor care conduc la uzura lor. Aceasta permite să se orienteze cercetările ulterioare spre eliminarea acestor cauze, în vederea prelungirii duratei de funcţionare a utilajelor. Ca urmare, se va modifica şi structura ciclului de reparaţii. 23

1.3.3. Dezinfectarea şi curăţirea utilajului. Agenţi de curăţire şi instalaţii aferente Folosirea raţională a utilajelor şi instalaţiilor depinde, în mare măsură, de modul cum se asigură curăţirea lui şi, în cazul industriei alimentare, de modul cum se asigură dezinfectarea. În mod deosebit, în sectoarele cu procese biochimice, curăţirea şi dezinfectarea reprezintă cheia succesului în obţinerea unor produse de calitate superioară. Prin curăţirea zilnică a utilajului se înlătură depunerea materialelor, a substanţelor corosive şi se prelungeşte durata de funcţionare a utilajului. La utilajele din industria alimentară se impune curăţirea utilajului după fiecare oprire sau după fiecare şarjă de produs. Modul de curăţire Utilajele folosite în industria alimentară necesită o bună întreţinere şi o perfectă stare de curăţenie pentru a se evita infectarea, ca urmare a unor spălări insuficiente ce determină apariţia unor mirosuri grele specifice. Curăţirea utilajelor se asigură prin trei operaţii: degresarea, dezinfectarea şi prevenirea ruginii. Degresarea (îndepărtarea grăsimii) se execută prin: •

acţionare mecanică (de frecare), operaţie ce constă în îndepărtarea grăsimii depusă pe utilaj, prin spălare sau desprindere cu ajutorul unor materiale adecvate;

•

acţionare chimică (cu ajutorul unei substanţe chimice) operaţie ce necesită o atenţie deosebită, deoarece înlesneşte corodarea utilajelor;

•

prin combinarea celor două procedee. Dezinfectarea (sterilizarea) se execută prin acţiunea călirii şi a antisepticelor, în scopul

distrugerii microbilor ce pot rămâne după spălare. Prevenirea ruginii se asigură prin curăţirea şi ungerea suprafeţelor expuse la rugină. Spălarea utilajelor, cât şi a pieselor se execută prin următoarele procedee: ▪ în camere de spălare special amenajate, unde

este

introdus subansamblul şi

este spălat cu jet de apă sub presiune; ▪ cu jet de apă sub înaltă presiune, care se realizează cu pompe având o presiune de 20...30 bari; ▪ cu jet de apă de joasă presiune, prin racordarea furtunului de apă la reţeaua întreprinderii; ▪ manual, cu raşcheta şi perii, când utilajul are impurităţi uscate.

24

Materialele folosite pentru curăţire şi degresare se vor manipula în conformitate cu normele privind protecţia muncii, specifice industriei alimentare. Materiale folosite pentru curăţire Apa este folosită frecvent pentru curăţire. Ea nu dizolvă grăsimea, însă o antrenează. Acţiunea de curăţire a apei creşte, dacă aceasta este proiectată sub presiune, în formă de jeturi. Pentru curăţirea utilajelor se folosesc periile. Ele se execută din materiale şi în forme cât mai potrivite pentru fiecare utilaj. Periile trebuie să fie uşoare, rezistente, ieftine, să se cureţe şi să se usuce uşor. Periile se execută din păr de porc, din paie, din sârmă de alamă sau de oţel cositorit. Pentru degresarea chimică se folosesc acidul azotic, acidul sulfuric, acidul clorhidric în concentraţie de 1...2%, hidroxidul de sodiu în concentraţie de 0,5...0,9%. Instalaţia de degresat piese trebuie situată în încăperi prevăzute cu ventilaţie. Cazanul în care se află soluţia trebuie să fie bine închis. Introducerea pieselor grele, ce urmează a fi degresate, se va face cu ajutorul mecanismelor de ridicat. Pentru îndepărtarea resturilor de soluţie folosită, piesele se vor spăla cu apă curentă, sub presiune. 1.3.4. Metode şi mijloace pentru prevenirea coroziunii Prevenirea coroziunii la utilajele din industria alimentară se face prin acoperirea suprafeţelor metalice cu un strat protector, metalic sau nemetalic, după spălarea şi uscarea prealabile. Protecţia prin acoperiri metalice. Acoperirile metalice se execută prin diferite procedee de metalizare. Materialul necesar este folosit sub formă de pulbere, sârmă, tablă sau în stare topită, precum şi sub formă de soluţii de săruri. În prealabil, suprafeţele metalice sunt degresate şi apoi supuse metalizării. Procedeele de metalizare folosite în acest scop sunt: metalizarea prin depunerea electrochimică numită şi galvanizare (cositorirea, cromarea, nichelarea, zincarea, alămirea, arămirea, argintarea, cadmierea etc.), metalizarea prin placare, metalizarea prin difuziune şi metalizarea prin imersiune la cald.

25

Metalizarea prin depunerea electrochimică (galvanizarea) constă în acoperirea unei piese cu un strat subţire de metal de protecţie (cositor, crom, nichel, aramă, argint, cadmiu etc.) prin depunere electrolitică. Metalizarea prin placare constă în acoperirea suprafeţei unei piese cu un metal de protecţie, prin sudare în timpul laminării. Această metodă se aplică pentru acoperirea oţelului cu alamă, plumb, cupru etc., precum şi a aliajelor de aluminiu cu un strat de aluminiu pur. Metalizarea prin difuziune constă în difuziunea metalului de protecţie în straturile superficiale ale piesei la temperatură înaltă. Metalizarea prin imersiune la cald constă în depunerea metalului de protecţie, în stare topită, pe suprafaţa piesei, prin cufundare. Această metodă se poate realiza, de asemenea, prin întinderea metalului de protecţie în stare topită, pe suprafaţa piesei încălzite în prealabil. Metalizarea prin imersiune la cald are în prezent o largă răspândire în tehnica reparaţiilor în industria alimentară. 1.3.5. Protecţia prin acoperiri nemetalice La protecţia suprafeţelor metalice prin acoperiri nemetalice, se folosesc vopsele şi emailuri. Protecţia prin vopsele se realizează prin întinderea unei pelicule de ulei sau de lac şi de vopsea. Suprafeţele exterioare ale utilajelor se acoperă cu substanţe care au la bază ulei, lac sau nitrolac şi răşini sintetice. Pe suprafeţele interioare care vin în contact cu produsele alimentare, se întind straturi protectoare, care au la bază lacuri alimentare, admise de legislaţia în vigoare.

Suprafeţele protectoare din vopsele de lac folosite pentru protecţia suprafeţelor

interioare trebuie să fie stabile din următoarele puncte de vedere: chimic (să nu dea diverşi compuşi cu produsul alimentar); mecanoelastic (să aibă unele proprietăţi elastice, pentru a evita producerea unor fisuri atunci când metalul se dilată); termorezistent (să-şi păstreze proprietăţile şi la temperaturi mai înalte); să fie neutre faţă de produsul alimentar (să nu schimbe proprietăţile fizico-chimice ale produsului alimentar). Straturile protectoare de emailuri împotriva coroziunii suprafeţelor metalice se folosesc mai mult în cazurile în care nu există solicitări mecanice. Aceste straturi au proprietăţi anticorosive şi se pot spăla şi curăţa uşor. Ele se folosesc, de obicei, pentru

26

acoperirea interioară a vaselor de depozitare sau acoperirea suprafeţelor interioare ale unor conducte. Straturi protectoare cu răşini. În prezent o mare extindere a căpătat-o protecţia vaselor pentru depozitarea produselor - bere, vin - cu răşini sintetice fabricate în ţară. Această formă de izolare cu răşini sintetice se aplică la tancuri din oţel, precum şi la utilajele folosite pentru staţiile de dedurizare, folosite la centralele termice. 1.3.6. Măsuri pentru evitarea depunerilor de materiale În vederea prevenirii depunerilor de materiale se iau o serie de măsuri care duc la micşorarea durităţii lichidelor. Aceste măsuri se pot aplica cu succes la apă, dar nu se pot folosi la o serie de lichide alimentare. Datorită faptului că apa este folosită în industria alimentară în cantitate foarte mare, se va prezenta sumar modul de tratare a apei în vederea prevenirii depunerilor, pe utilaje, instalaţii şi pe pereţii conductelor. Apa se tratează pentru a i se reduce duritatea, care se datorează, în special, bicarbonatului de calciu, sulfatului de magneziu, clorurii de calciu şi sulfatului de calciu. 1.3.7. Metode şi mijloace de îndepărtare a depunerilor Apa şi celelalte lichide, prin încălzire, provoacă depuneri pe suprafeţele de încălzire a utilajelor, deoarece conţin substanţe care formează depuneri (săruri de calciu şi magneziu cu solubilitate mică). Formarea acestor depuneri este consecinţa unor produse de natură fizicochimică foarte complexe. Unele substanţe, precipitând din soluţie în particule solide, se depun pe suprafeţele de încălzire, producând straturi de piatră dense şi rezistente. Alte substanţe produc particule solide foarte mici, care rămân în suspensie şi, pe măsură ce creşte mărimea lor, se depun sub forma unui strat fix. Tipuri de depuneri Depunerile pot fi: •

pe bază de ghips, în care predomină sulfatul de calciu;

•

pe bază de carbon, cu un conţinut de peste 50% carbonat de calciu;

•

mixte, în care nici unul dintre componenţi nu atinge 50%.

27

O caracteristică importantă a depunerilor tari este modificarea conductibilităţii termice a utilajului, care scade faţă de situaţia de dinaintea depunerii. Modificarea conductibilităţii este determinată de compoziţia chimică şi de densitatea depunerilor. Depunerile cu densitate mare au un coeficient de conductibilitate termică mai mare decât depunerile poroase, deoarece acestea din urmă conţin în structura lor aer, care este un izolator termic. Astfel, la aceeaşi grosime, indiferent de compoziţia lor, depunerile poroase sunt mai periculoase decât cele compacte şi aderente. Cele mai periculoase sunt cele de silicaţi, care dau depuneri foarte poroase. Orice fel de depuneri care conţin uleiuri au un coeficient de conductibilitate termică foarte mic. Metode de îndepărtare a depunerilor În timpul funcţionării, pe unele piese se depune piatră, astfel încât ele necesită o curăţire specială. Piatra de pe piese se îndepărtează prin următoarele metode: mecanică, chimică şi termică. Metoda mecanică constă în frecarea suprafeţei respective cu perii de sârmă şi răzuitoare. Metoda este simplă, dar prezintă următoarele dezavantaje: -

piatra nu poate fi îndepărtată din locurile greu accesibile;

-

pe suprafeţele lustruite rămân reziduuri care ulterior produc noi zone de depuneri de piatră;

-

necesită un volum mare de muncă, din care cauză este neproductivă. Metoda chimică se efectuează pe calea spălării repetate a utilajului cu soluţii de acizi,

care dizolvă crustele şi alte impurităţi. Pentru piesele din oţel şi fontă se folosesc soluţii cu sodă caustică, carbonat de aluminiu, soluţie de carbonat de sodiu, silicat de sodiu şi săpun lichid. Soluţia este încălzită la temperatura de 90...95°C, iar piesele sunt ţinute în soluţie timp de 3...4 h. Piesele de curăţat sunt supuse următoarelor operaţii: piesele se introduc în baie şi se ţin până se înmoaie piatra, se scot din baie şi se freacă cu perii, se spală cu apă fierbinte la temperatura de 60...80°C, se usucă cu aer comprimat. Acţiunea dăunătoare a mediului de acid asupra metalului de bază scade prin introducerea în soluţie a inhibitorilor. Aceştia creează condiţii pentru o coroziune selectivă, în acest caz crustele se descompun, dar metalul nu se corodează. Metoda de curăţire chimică este simplă şi asigură o reducere a costului de peste 2...3 ori în comparaţie cu cea mecanică. Ea are dezavantajul că necesită un timp mai îndelungat. 28

Metoda termică se bazează pe folosirea diferenţei dintre coeficientul de dilatare liniară a metalului şi cel al crustei de piatră, prin încălzire cu flacără. În cazul schimbării temperaturii suprafeţei, impurităţile se desprind şi apoi se îndepărtează cu jet de apă sau de aer.

1.4. ORGANIZAREA REPARĂRII UTILAJELOR 1.4.1. Consideraţii generale Caracterul diferit al uzurii, în diferite perioade de timp, în piesele componente ale utilajelor - pe de o parte - şi necesitatea introducerii unor reglementări în scoaterea din funcţiune a utilajului pentru reparaţii - pe de altă parte - au dus la mai multe sisteme de organizare a reparaţiilor. Sistemele de reparaţii urmăresc în principal următoarele: -

utilajele sau instalaţiile să nu fie scoase din funcţie în mod neprevăzut, din cauza uzurii;

-

uzura pe întreaga durată de exploatare a utilajului să fie cât mai mică;

-

timpul de oprire a utilajului pentru executarea reparaţiilor să fie cât mai redus;

-

termenul în care utilajele şi instalaţiile intră în reparaţie să fie planificat riguros. 1.4.2. Clasificarea reparaţiilor Sunt cunoscute următoarele sisteme de reparaţii: după necesitate; cu planificare rigidă;

după controlul stării utilajului; preventiv, periodic, planificat. Sistemul de reparaţii după necesitate În sistemul de reparaţii după necesitate, utilajul este scos din exploatare după ce ajunge în starea în care nu mai poate funcţiona. Sistemul prezintă următoarele particularităţi: nu se prevede termenul de intrare a utilajului în reparaţii; nu se iau măsuri preventive care să contribuie la reducerea uzurii; scoaterea utilajului din funcţiune are loc atunci când uzura unor piese depăşeşte limitele admisibile; ieşirea bruscă a utilajului din exploatare poate influenţa negativ realizarea producţiei, cheltuielile de reparaţii care sunt de circa 1,2...2 ori mai mari decât la reparaţiile periodice planificate.

29

Acest sistem de reparaţii nu este recomandat. Sistemul de reparaţii cu planificare rigidă În sistemul de reparaţii cu planificare rigidă, utilajul este în mod obligatoriu scos din funcţiune pentru executarea reparaţiilor la anumite perioade stabilite, indiferent de starea sa tehnică. În cadrul acestui sistem, utilajul se repară după o tehnologie rigidă, ce se elaborează anticipat, stabilindu-se precis operaţiile de reparaţie ce urmează a fi executate. Sistemul se aplică numai în întreprinderi în care utilajul se exploatează în condiţii identice şi care nu au un număr mare de utilaje de acelaşi tip. Astfel, întreprinderile pot avea în permanenţă o rezervă de piese de schimb şi subansambluri, necesare reparării utilajului (centrifuge, linii de îmbuteliere, prese, instalaţii de distilare etc.). Acest sistem prezintă următoarele particularităţi: volumul şi termenele executării reparaţiilor sunt bine precizate, putându-se planifica volumul de lucru, piesele de schimb şi materialele necesare; utilajul se menţine permanent în anumite limite de uzură stabilite anticipat, iar capacitatea lui de funcţionare nu scade sub o anumită valoare. Sistemul de reparaţii după controlul stării utilajului Sistemul de reparaţii după controlul stării utilajului se bazează pe rezultatele controalelor periodice, executate în cursul exploatării. Acest sistem are ca particularităţi faptul că, la aplicarea lui, nu se planifică reparaţiile, ci numai controalele şi verificările stării şi funcţionării utilajului. În cazul când, în urma executării unui control, se constată că utilajul nu va funcţiona până la primul control stabilit după plan, atunci acesta se introduce în reparaţie. Pe baza rezultatelor în urma controlului se planifică volumul, termenele şi caracterul reparaţiei ce urmează a fi executate şi se pregătesc piesele de schimb şi materialele necesare. în acest sistem de reparaţii, volumul şi termenele reparaţiei planificate depind de starea utilajului, mai mult sau mai puţin posibil de apreciat. Termenul de începere a reparaţiilor se stabileşte în funcţie de condiţiile locale şi de timpul necesar pentru pregătire. Ca avantaj, se remarcă faptul că acest sistem este simplu şi are un cost redus, el evită ieşirea bruscă din funcţionare a utilajului şi asigură pregătirea temeinică a executării reparaţiilor. Ca dezavantaj, se poate reţine faptul că personalul de exploatare nu este interesat în menţinerea în bună stare a utilajului; reparaţiile necesare se determină cu aproximaţie, lipsind normele de funcţionare a utilajului; planificarea reparaţiilor pe o perioadă mai lungă nu este posibilă.

30

Sistemul preventiv de reparaţii periodice, planificate În sistemul preventiv de reparaţii periodice planificate, reparaţiile se execută după un anumit număr de ore de funcţionare a utilajului. Numărul de ore se stabileşte, pentru fiecare utilaj în parte, ţinându-se seama de condiţiile în care lucrează utilajul, pe baza unui studiu amănunţit al uzurii pieselor. Acest sistem impune modificarea continuă a normelor de reparaţii în raport cu rezultatele verificărilor şi controlului planificat al utilajelor. O piesă intră în reparaţii când a ajuns la limita de uzură admisibilă. Prin introducerea acestui sistem de reparaţii, în cadrul întreprinderilor din industria alimentară, se urmăreşte: menţinerea întregului utilaj în perfectă stare de funcţionare pentru exploatarea lui în condiţii bune; prevenirea la timp a scoaterii din serviciu a utilajului din cauza unei uzuri anormale; pregătirea raţională a lucrărilor de reparaţii prin aprovizionarea la timp cu materiale şi executarea pieselor de schimb necesare; repartizarea corespunzătoare a forţei de muncă şi organizarea raţională a atelierului de reparaţii, reducerea la minimum a duratei de reparaţii şi sporirea duratei de funcţionare a utilajului între diferite reparaţii, reducerea costului lucrărilor de reparaţii. 1.4.3. Ciclul de reparaţii Ciclul de reparaţii reprezintă intervalul de timp dintre două reparaţii capitale. Durata acestui ciclu se determină pe cale experimentală şi este indicat în normativul întocmit de ministerul de resort. În timpul ciclului tip de reparaţii, utilajul este supus tuturor lucrărilor de întreţinere şi reparaţii prevăzute în sistemul preventiv planificat, şi anume: revizii tehnice (RT); reparaţii periodice curente de gradul 1 (RC1); reparaţii periodice, curente de gradul 2 (RC2); reparaţii capitale (RK). De obicei, un ciclu tip de reparaţii cuprinde: o reparaţie capitală, două-trei reparaţii curente de gradul 1 şi nouă-douăsprezece controale planificate. Reparaţii curente de gradul 1 (RC1) Reparaţiile curente de gradul 1 sunt reparaţii care s-ar putea defini ca reparaţii de suprafaţă, în sensul că prin ele se înlătură uzurile ce nu se produc în părţile interioare ale utilajului. În cazul utilajelor supuse uzurii dinamice, prin reparaţiile curente de gradul 1, se remediază piesele şi suprafeţele organelor de maşini şi instalaţiilor fără demontarea subansamblurilor şi care, de cele mai multe ori, sunt uşor accesibile.

31

Aceste reparaţii prevăd înlocuirea anumitor piese mărunte cu uzură rapidă. Reparaţia curentă de gradul 1 necesită timp scurt de staţionare a utilajului şi un număr mic de piese înlocuite. Reparaţii curente de gradul 2 (RC2) Reparaţiile curente de gradul 2 în cazul instalaţiilor complexe sunt denumite revizii generale; sunt reparaţii care se efectuează prin demontarea subansamblurilor şi refacerea elementelor uzate. Într-un sens mai larg, noţiunea de reparaţie curentă de gradul 2 poate fi extinsă şi în cazul însumării mai multor reparaţii curente de gradul 1, făcute simultan la un utilaj. În cadrul acestei reparaţii se includ aceleaşi lucrări ca şi la reparaţiile curente de gradul 1, însă cu un volum mai mare. În urma acestei reparaţii, utilajul trebuie să fie în perfectă stare de funcţionare. Reparaţiile capitale (RK) sunt acele reparaţii prin care se recondiţionează complet un utilaj, înlăturându-se toate uzurile apărute. La maşinile şi la agregatele de lucru, aceste reparaţii se execută cu demontarea lor completă, întâi în subansambluri, apoi în părţi şi organe componente. Reparaţia capitală se execută la un înalt nivel calitativ, deoarece scopul ei este să asigure prelungirea duratei de funcţionare a maşinii prin aducerea ei la acelaşi grad de precizie şi la acelaşi randament. Reparaţia capitală necesită fonduri speciale de reparaţie, un timp mai îndelungat de staţionare şi un număr important de piese de schimb. 1.4.4. Planificarea lucrărilor de reparaţii şi organizarea serviciului de reparaţii Întocmirea planului de reparaţii Planul de reparaţii se întocmeşte pe baza uzurii utilajelor. În această ordine de idei, se poate deci spune că planul de reparaţii este un plan primar, care trebuie întocmit înaintea oricărui alt plan şi care trebuie să se alinieze ulterior celorlalte planuri ale întreprinderii. Planul de reparaţii este pus în concordanţă întâi cu planul de producţie. Acest plan nu trebuie să fie întocmit decât luându-se în consideraţie termenele prevăzute pentru oprirea agregatelor şi duratele de oprire ale acestor agregate. Planificarea producţiei fără a ţine seama de planul de reparaţii are drept consecinţă degradarea prematură a utilajelor. Planul de reparaţii determină - printre altele - şi volumul de muncă necesar, în ore de lucru, respectiv în număr de muncitori grupaţi pe meserii.

32

Planul de reparaţii stabileşte cantitativ şi calitativ materialele şi piesele de schimb necesare pentru reparaţii. Acesta împreună cu materialele necesare pentru întreţinerea mijloacelor de bază sunt cuprinse în planurile de aprovizionare ale întreprinderii. Pentru întocmirea planului de reparaţii se ţin următoarele evidenţe: -

registrul inventar şi normele de reparaţii, în care sunt înscrise majoritatea utilajelor, iar pentru fiecare în parte, normele de structură a ciclului de reparaţii şi normele de durată a reparaţiilor;

-

evidenţa livrării utilajelor, din care se pot extrage regimul de funcţionare a utilajelor şi numărul de ore scurs de la ultima reparaţie executată;

-

registrul de consemnare a rezultatelor controalelor planificate, pe baza cărora se stabileşte starea utilajului în acel moment. Cu aceste elemente se face o planificare corectă a reparaţiilor pe o perioadă

determinată, stabilindu-se următoarele: utilajele care vor suporta o reparaţie; termenul la care vor fi scoase din lucru, categoria reparaţiei ce se execută; normele corespunzătoare pentru lucrări (ore de staţionare şi ore de lucru); materialele necesare; costul reparaţiilor. Stabilirea timpului de staţionare a utilajului in reparaţie Principalul element care determină durata de staţionare a maşinilor în reparaţie îl constituie organizarea acestor reparaţii constând în: aprovizionarea la timp cu piesele necesare; pregătirea din timp a echipelor de reparaţii; stabilirea unui volum cât mai exact al reparaţiilor. Volumul reparaţiilor (considerat în ore x oameni) determină staţionarea utilajului în reparaţie. Cu cât echipa va fi mai bine organizată şi va avea o calificare mai bună, cu atât timpul de staţionare va fi mai scurt. De asemenea, organizarea reparaţiilor în schimburi oferă posibilitatea realizării unei reparaţii mai rapide a utilajului. Timpul de staţionare în reparaţie a utilajului se determină, de multe ori, în procente faţă de timpul lucrat de maşini. 1.4.5. Norme pentru executarea reparaţiilor Întocmirea normelor de reparaţii formează una din cele mai importante măsuri în vederea organizării şi executării planului de reparaţii. În cazul când nu există norme de reparaţii de stat sau departamentale, întocmirea lor este una din atribuţiile principale ale compartimentului mecanic şef din fiecare întreprindere.

33

În cazul când nu se dispune de indicatoare referitoare la normele de reparaţie, se recomandă pentru stabilirea normelor de reparaţii să se aplice următorul procedeu: se consideră că în timpul duratei de funcţionare, utilajul poate să treacă prin patru-cinci intervale egale, fiecare interval considerându-se drept ciclu de reparaţie. Se vor prevedea în cursul ciclului de reparaţie două-trei reparaţii curente de gradul 2 la utilajele mai slabe din punct de vedere constructiv şi numai o singură reparaţie de gradul 2, la utilajul mai robust şi mai solicitat. Considerându-se că între reparaţiile curente de gradul 2, se execută trei-patru reparaţii curente de gradul I, se vor determina grafic sau prin calcul structura ciclului de reparaţie şi periodicitatea reparaţiei. Periodicitatea controalelor planificate se determină pe bază de date experimentale, în raport cu condiţiile de exploatare a utilajului respectiv. 1.4.6. Întocmirea documentaţiei tehnice Fără documentaţie tehnică nu este posibilă efectuarea în bune condiţii a lucrărilor de reparaţii şi mai ales, folosirea metodelor speciale de executare rapidă a lucrărilor de reparaţie. De aceea, se va acorda o atenţie deosebită problemei procurării şi pregătirii documentaţiei tehnice a reparaţiilor. Documentaţia tehnică referitoare la executarea reparaţiilor cuprinde: cartea maşinii, cu evidenţa ţinută la zi; desenele de execuţie a diferitelor utilaje; condiţiile tehnice pentru repararea diferitelor piese, mecanisme, sisteme etc.; normativele de reparaţii pentru diferite subansambluri; nomenclatoarele de piese de schimb, cu schiţele respective; normativ pentru executarea diferitelor piese de schimb. Desenele pentru utilajele ce trebuie reparate au în vedere aplicarea, în tehnologia reparaţiilor, a cotelor de reparaţie. La întocmirea tehnologiei de reparaţie a oricărei maşini, pentru piesele ce se uzează, se stabilesc limitele admisibile de uzură. La întocmirea desenelor de execuţie pentru piesele de schimb şi de rezervă, întreprinderile vor acorda o atenţie specială următoarelor aspecte: ➢ precizarea sistemului maşinii, precum şi gradul de precizie a diferitelor asamblări; ➢ precizarea şi definirea caracteristicilor materialelor din care sunt executate piesele de schimb şi de rezervă. Durata reparaţiilor, în ore de lucru, pentru prestaţiile manuale şi pentru maşini-unelte, se stabileşte, prin compararea utilajului din punct de vedere constructiv şi al complexităţii 34

reparaţiei, cu un utilaj asemănător, pentru care există norme. Stabilirea stocului de piese de schimb în vederea executării reparaţiilor Una din condiţiile fundamentale pentru scurtarea duratei de reparaţie a diferitelor utilaje este aceea a formării unui stoc constant de piese de schimb pentru executarea reparaţiilor; la stabilirea unui stoc echivalent de piese de schimb trebuie avute în vedere următoarele criterii: lipsa din stoc a pieselor de schimb prelungeşte durata reparaţiilor, peste norme; surplusul în stoc al acestor piese va determina sporirea fondului de cheltuieli inutile. 1.4.7. Stabilirea volumului lucrărilor de reparaţii Sistemul de reparaţie preventiv-planificat impune determinarea precisă a timpului de scoatere a utilajului din producţie pentru lucrările de reparaţie. Volumul lucrărilor de reparaţie se stabileşte anual, ţinându-se seama de capacitatea atelierului şi a echipelor de reparaţie. Factorii care determină reparaţia Calitatea reparaţiei depinde de: felul reparaţiei; complexitatea mecanismelor şi a subansamblurilor maşinii; greutatea pieselor ce se demontează; gradul de uzură a maşinii intrate în reparaţie; numărul pieselor care se înlocuiesc; solicitările la care este supusă maşina; felul executării reparaţiilor anterioare; calitatea executării întreţinerii tehnice a utilajului; timpul de funcţionare în ultima perioadă; numărul schimburilor în care lucrează utilajul. Întregul volum de lucrări de reparaţii dintr-o perioadă amintită (a unui ciclu) constituie volumul tip de reparaţii dintr-o perioadă anumită (a unui ciclu), exprimat în ore-om. Suma volumului tip şi a tuturor lucrărilor de reparaţie preventiv-planificate, executate în cursul unui an la toate utilajele, determină anul-tip de reparaţii. În acelaşi fel se stabileşte volumul tip, trimestrial sau lunar, de reparaţie, având în vedere caracteristicile lucrărilor de reparaţii ale utilajului, numărul de schimburi de lucru în care funcţionează utilajul şi felul în care este folosit utilajul în aceste schimburi. Cunoscându-se volumul anual tip de reparaţii de lucru al unui muncitor, se stabileşte numărul de muncitori necesari pentru executarea tuturor reparaţiilor. Dacă din aceste calcule rezultă un număr prea mare de muncitori şi de maşini înseamnă că nu se vor putea executa toate reparaţiile în atelierul întreprinderii şi se va folosi metoda cooperării cu alte întreprinderi sau ateliere.

35

Volumul lucrărilor de reparaţii Stabilirea lucrărilor de reparaţii, în funcţie de sistemul adoptat, este prezentat în continuare. În revizia tehnică se urmăreşte pregătirea maşinii, utilajului sau instalaţiei pentru curăţire şi spălare; controlul stării de uzură a utilajului în vederea determinării posibilităţilor de funcţionare în continuare a eventualelor reparaţii necesare pentru remedierea uzurilor constatate; executarea operaţiilor de reglare a utilajelor, subansamblurilor şi mecanismelor elementelor de asamblare care prezintă joc; executarea reparaţiilor mărunte, asigurându-se funcţionarea normală, până la prima reparaţie planificată; întocmirea foii de constatare tehnică a maşinii, utilajului sau instalaţiei în care se vor trece datele de identificare ale acestora, poziţia în ciclu, precum şi principalele defecţiuni constatate şi remediate. Cu ocazia reviziilor tehnice se pot executa şi alte operaţii de control, reglare, strângere etc. care se constată a fi necesare funcţionării normale a utilajelor sau instalaţiilor. Reparaţia curentă se execută în cazul când, cu ocazia verificării stării tehnice a utilajelor sau instalaţiilor făcute în cadrul reviziei tehnice, se constată un defect care ar putea provoca întreruperea din funcţionare a maşinilor, utilajelor sau instalaţiilor, iar pentru remediere este nevoie de înlocuire de piese sau de subansambluri. Cu această ocazie se va controla şi modul cum a fost exploatat utilajul şi calitatea lucrărilor de întreţinere executate, precum şi dacă regimul de lucru şi de funcţionare corespunde normelor tehnologice specifice fiecărui tip de utilaj. În funcţie de mărimea intervalului de timp de funcţionare între două reparaţii, de importanţa lucrărilor ce se execută şi de valoarea pieselor şi subansamblurilor reparate, se aplică după caz reparaţiile curente de gradul 1 sau 2 prevăzute în normativ. În cazul reparaţiilor capitale (RK) se vor executa următoarele lucrări: demontarea parţială sau totală a fondului fix; recondiţionarea sau înlocuirea parţială sau totală a pieselor uzate, respectiv a uneia sau a mai multor agregate sau subansambluri componente ale fondului fix, care nu mai pot funcţiona în condiţii de siguranţă şi precizie; remontarea fondului fix, vopsirea sau metalizarea suprafeţelor exterioare; probe şi rodaje mecanice. O dată cu efectuarea reparaţiilor capitale se pot aduce fondurilor fixe şi unele îmbunătăţiri şi modernizări, cu condiţia ca valoarea totală a reparaţiei capitale, inclusiv cheltuielile pentru îmbunătăţiri şi modernizări, să nu depăşească valoarea prevăzută în planurile anuale.

36

1.4.8. Organizarea atelierului de reparaţii În funcţie de mărimea întreprinderii, de numărul şi de amplasarea utilajelor, atelierul de reparaţie poate avea una sau mai multe secţii. Atelierul poate avea următoarele activităţi: lăcătuşărie şi prelucrare mecanică, electrotehnică şi aparataj electric, sudură oxiacetilenică şi electrică; tâmplărie şi vopsitorie; metrologie, şi automatizări. Pentru întocmirea nomenclaturii de bază a utilajului din ateliere este necesar, în primul rând, să existe o imagine clară asupra lucrărilor care vor fi executate în atelier; complexitatea şi gradul lucrărilor de reparaţii se determină în funcţie de caracteristicile tehnico-constructive şi funcţionale ale utilajelor ce urmează a fi recondiţionate. Din punctul de vedere al conţinutului, lucrările de reparaţie se împart în trei grupe: ▪ grupa I cuprinde lucrările de reparaţie legate de înlocuirea şi recondiţionarea pieselor supuse uzurii rapide, având caracterul reparaţiilor curente de gradul I; ▪ grupa a Il-a cuprinde reparaţii mai mari, inclusiv lucrările de complexitate tehnologică medie, fără a necesita un utilaj special (în ceea ce priveşte folosirea la diferite tipuri şi dimensiuni), şi sunt considerate lucrări din cadrul reparaţiilor curente de gradul 2; ▪ grupa a IlI-a cuprinde lucrările mai complicate, cu caracter de restabilire şi care se referă la recondiţionarea pieselor ce se uzează mai greu şi care necesită o prelucrare tehnologică complicată; aceste lucrări au caracterul reparaţiilor capitale. Este evident că nici un atelier de reparaţie nu poate să dispună de un parc complet de maşini-unelte, de aceea trebuie ca unele reparaţii capitale să se execute prin cooperare. Atelierele de reparaţie, după grupa lucrărilor ce urmează a fi efectuate, sunt înzestrate cu anumite utilaje. Pentru lucrările de reparaţie din grupa I se prevăd strunguri paralele - maşini de rabotat transversal, maşini de găurit, de polizat, menghine, agregate de sudură oxiacetilcnică sau electrică şi unelte de lăcătuşărie. Pentru lucrările de reparaţie din grupa a II - a, în afară de maşinile-unelte şi de utilajele din grupa I, mai sunt necesare: maşini de frezat pentru tăierea dinţilor, maşini de şlefuit, strunguri paralele, foarfece mecanice, valţuri de îndreptat tablă, cuptoare pentru uscarea motoarelor electrice, tablou de forţă cu instalaţiile respective pentru încărcări, maşini de alezat şi banc de probă pentru motoare cu ardere, internă.

37

Pentru lucrări de tâmplărie, trebuie să existe ferăstraie cu discuri circulare sau benzi, maşini de rindeluit. Pentru lucrările de reparaţie din grupa a III-a sunt necesare: maşini de frezat pentru roţi cilindrice şi conice cu modul mare şi strunguri carusel cu diametrul de prelucrare până la 1,5 m. Pentru demontarea şi montarea pieselor prin presare sunt necesare prese hidraulice. Evident că, pentru a se asigura calitatea lucrărilor de reparaţii cu caracter de recondiţionare, trebuie ca atelierele să fie bine înzestrate cu instrumente de control şi aparatură de încercare. 1.4.9. Organizarea echipelor de reparaţii şi a locului de muncă Organizarea echipelor de reparaţii depinde de sistemul adoptat pentru executarea reparaţiilor şi a întreţinerii utilajului. Când lucrările de reparaţie se execută fără întrerupere, după cum se obişnuieşte şi la întreprinderile industriale, este necesar un personal permanent specializat în astfel de lucrări. Îndatoririle echipelor de reparaţii cuprind inspectarea şi verificarea utilajelor şi executarea reparaţiilor pe ansambluri de utilaje în zilele de repaos ale acestora şi, numai în cazuri speciale, în timpul lucrului. În timpul operaţiei de prelucrare a maşinii ce trebuie reparată se recomandă să se execute demontări de probă şi verificări ale diferitelor părţi, la alegere. Formalitatea definitivă de prelucrare a maşinii trebuie să se facă numai după încercarea în gol şi sub sarcină. Pentru stabilirea numărului necesar de echipe de reparaţii, în raport cu durata ciclului de reparaţie, se stabileşte numărul utilajelor de acelaşi tip care urmează să fie reparate în cursul anului. Cunoscându-se volumul de lucrări programate care trebuie executate la fiecare utilaj, se stabileşte timpul prin numărul total de ore-om necesare pentru executarea planului anual de reparaţie. Durata de reparaţie a utilajului se reduce prin: organizarea echipelor de reparaţii, folosirea integrală a timpului de lucru şi împărţirea lui în două etape, lucrările supraveghinduse în acest caz de un singur şef de echipă; curăţirea şi îngrijirea maşinilor care intră în reparaţie revine, în general, în atribuţiile personalului de producţie. Pentru reducerea duratei de reparaţie, cu trei-cinci zile înainte de a intra în reparaţie, trebuie ca utilajul să fie examinat de către şeful echipei de recondiţionare sau de către maistru, pentru a lua cunoştinţă de toate defecţiunile; şeful de echipă sau maistrul revizuieşte în mod detaliat utilajul şi verifică dacă în magazie există materialele sau piesele de schimb necesare.

38

2. PROIECTAREA ÎN INDUSTRIA ALIMENTARĂ 2.1 Proiectarea fluxul tehnologic 2.1.1 Conceptul de proiectare a fluxului tehnologic și a unității de industrie alimentară

Fazele necesare pentru realizarea unui proiect industrial includ: studiul preliminar, studiul de fezabilitate și implementarea proiectului industrial. Studiul de fezabilitate cuprinde majoritatea informațiilor tehnice și economice obținute în urma proiectării propriuzise. Implementarea proiectului industrial cuprinde construcția propriu-zisa, furnizarea de echipamente instalarea lor în fluxul tehnologic. Proiectarea fluxul tehnologic reprezintă totalitatea operațiilor și metodelor de procesare aranjate în ordine logică, inclusiv: schema tehnologică, diagrama de proces, utilajele și aparatele de măsură și control aferente, inclusiv evaluarea eficienței economice. Acesta cuprinde sinteza, analiza, evaluarea și optimizarea alternativelor de procesare. Este esențială atunci când se proiectează unități noi de producție, se modifică sau se mărește capacitatea/gama de producție a unei unități existente, se integrează un produs nou pe linia existentă, dar și în simularea și controlul exploatării unității. Proiectarea fluxului tehnologic trebuie să fie bazat acum, mai mult ca niciodată, pe metode statistice și informatice de modelare matematică, pe principiile fundamentale ale fenomenelor de transfer și simulări moleculare, și să se abată de la metodele semiempirice încă utilizate în multe cazuri. De obicei în această fază sunt luate deciziile care vor genera, în final, costurile pentru mijloacele fixe și costurile de exploatare ale unității (Biegler et al., 1997). Costul cu proiectarea fluxul tehnologic sunt estimate la aproximativ 2% din costul final al întregului proiect. Proiectarea unității de industrie alimentară include unitatea de procesare propriuzisă cuprinzând utilajele și instalații de producție și control, utilitățile, clădirile și punctele de colectare și tratare a deșeurilor. Amândouă fac parte din studiile de fezabilitate și implementare a proiectului industrial. În studiul de fezabilitate, cât și la implementarea proiectului trebuie ținut seama de: ✓ amplasarea unității ✓ necesarul de utilități 39

✓ planul unității ✓ arhitectura și structura de rezistență a construcție ✓ operarea, controlul și mentenanța linie tehnologice ✓ sănătatea și securitatea angajaților și a consumatorilor ✓ managementul deșeurilor ✓ reglementările legislative naționale și europene În general se preferă procese continue atunci când se proiectează unități cu capacități mari pentru că prețul utilajelor și costul exploatării lor este mai mic. Dar, procesul în șarje este econom în cazul unităților de capacități mici și al atelierelor artizanale, sau dacă produsele au durată de depozitare scurtă și/sau se produc o gamă sortimentală mare în cantități mici. Pentru a proiecta o unitate competitivă trebuie echilibrați factorii tehnologici, operaționali, dar și cei economici. O unitate de procesare modernă trebuie să eficientizeze sau să reducă costurile cu materiile prime, investiția de capital inițială, consumul de energie, tipurile și cantitatea de poluanți. În plus, unitățile noi trebuie să aibă o flexibilitate crescută a fluxului tehnologic, să asigure siguranța în exploatare și să permită controlul parametrilor tehnologici.

2.1.2 Proiectarea fluxului tehnologic Proiectarea fluxului tehnologic poate fi de mai mult tipuri și variază de la o simplă estimare, cu precizie mică, la proiecte detaliate de înaltă precizie. Estimările preliminare sunt folosite pentru a da o estimare inițială a necesarului de echipamente și a investiției, iar proiectele detaliate cu schițe, planuri și specificații sunt folosit pentru construcția, exploatarea și controlului fluxului tehnologic din unitate. Mai jos este o clasificare a fazelor proiectării fluxului tehnologic, incluzând acuratețea și costul raportat la totalul investiției (Peters și Timmerhaus, 1990): - estimarea ordinului de magnitudine este bazată pe necesarul și costurile unor unități/procese similare, are o acuratețe de 40% și un cost de 0,1% din totalul investiției - estimarea factorială sau studiul estimativ este bazată costul principalelor utilaje care vor fi achiziționate, are o acuratețe de 25% și un cost de 0,2% din totalul investiției

40

- estimarea preliminară sau estimarea autorizării bugetare este bazată pe date suficient de detaliate pentru a începe proiectarea efectivă a unității, are o acuratețe de 15% și un cost de 1% din totalul investiției - estimarea definitivă este bazată pe date complete și conduce la pregătirea desenelor tehnice și a specificațiilor, are o acuratețe de 10% și un cost de 1,5% din totalul investiției - proiectul detaliat cuprinde datele complete pentru demararea implementării proiectului, adică desenele tehnice și inginerești, specificațiile utilajelor și proiectul de amplasare al unității, are o acuratețe de 5% și un cost de 2,5% din totalul investiției Primele 3 estimări sunt fazele de predesign. Timpul necesar pentru aceste estimări variază cu complexitatea fluxului tehnologic și dimensiunea unității, fiind în general de 8-12 luni. Partea inginerească a proiectării cuprinde schemele tehnologice, bilanțurile de masă și energie și dimensionarea utilajelor. Schema tehnologică este o reprezentare rapidă a fluxului tehnologic cuprinzând bilanțurile preliminare de materiale și energetice (Fig. Error! No text of specified style in document..1).

Fiecare bloc cuprinde o operație unitară sau un grup de operații similare. Prin operația unitară se înțelege o operație fizică, iar termenul “proces” implica o reacție chimică, biochimica sau microbiologică. Clasificarea operațiilor unitare din industria alimentară în

41

funcție de utilaj sunt prezentate în PORTOCALE

PORTOCALE DEPRECIATE

1

2

3

PORTOCALE

8 SP

ESENȚĂ C

COJI

SP 7

SPC

5

6 SP

4

MARC

SPC

COJI

ULEI

FURAJ 8

9 SPC

SP

SPC

10

SP

11

14

13

12

SP SP PASTEU RIZAT

SPC

SPC AMBALAT ÎN CUTII METALICE

SPC VRAC 15

16

17

18

Fig. Error! No text of specified style in document..2 Diagrama de proces simplificată de obținere a produselor din portocale

(Saravacos și Kostaropoulos, 2002) SU – substanță uscată; SP - suc de portocale pasteurizat; SPC - suc de portocale concentrat congelat; W – apă; CW – apă rece; HW - apă caldă; HA – aer cald; 1 - mașină de spălat; 2 - mașină de sortat ; 3 - mașină de calibrat; 4 - presă; 5 - filtru ; 6 - evaporator multitubular cu 3 efecte; 7 – coloană de distilare a esenței; 8 - extractor; 9 – uscător rotativ; 10 – pasteurizator cu plăci; 11 – schimbător de

42

ioni; 12 – amestecător; 13 – sterilizator HTST; 15; 17 – răcitoare tip țeavă în țeavă; 14 – mașină de ambalat aseptic; 16 - mașină de ambalat în containere; 18 - mașină de ambalat în cutii metalice.

43

. În general, se fac aproximări pentru a reduce și a simplifica calculul bilanțurilor masice (ecuația 1, 2) și energetice (ecuația 3). Se folosesc ecuații liniare simplificate presupunând că în sistem sunt soluții ideale și că lichidele sau vaporii sunt saturați. Proprietățile fizice și de transport al materialelor sunt luate din tabele standard din cărți sau baze de date. Mi = Mo + Mp (1) unde: Mi = masa de produs (sau compus) sau suma maselor produselor (sau compușilor) luate în calcul intrate în operație; Mo = masa de produs (sau compus) sau suma maselor produselor (sau compușilor) luate în calcul ieșite din operație; Mp = pierderile de masa de produs (sau compus) sau suma pierderilor de masă a produselor (sau compușilor) luate în calcul. Uneori pierderile se neglijează. În cazul proceselor continue se presupune că nu există produs remanent în utilaj.

44

Tabel nr. Error! No text of specified style in document..1 Clasificarea operațiilor unitare din industria alimentară în funcție de utilaj

Operații mecanice Operații de aglomerare Operații de separare mecanică

Operații de transport

Operații cu transfer termic

Operații cu transfer de masă

Separarea prin membrane Fermentare Pasteurizare la rece

Ambalarea

Curățare, tăiere, feliere Mărunțire Clasare, sortare Amestecare, emulsionare Aglomerare Extrudare, formare Cernere Curățare, spălare Filtrare Centrifugare Transportul fluidelor cu ajutorul pompelor Transportul pneumatic Transportul hidraulic Transportul mecanic Încălzirea, blanșarea Coacerea, prăjirea Pasteurizarea Sterilizarea Evaporarea Refrigerarea, congelarea, termizarea Uscarea Extracția, distilarea Absorbția, adsorbție Cristalizarea Schimbul de ioni Ultrafiltrarea Osmoza inversă Fermentarea alcoolică Fermentarea lactică Iradierea Utilizarea presiunii înalte Utilizarea câmpurilor electrice pulsatorii Dozarea, umplerea recipientelor Ambalarea în recipiente metalice, plastice Ambalarea aseptică

45

Debitele volumice (L/h; m3/h) vor fi transformate în debite masice (kg/h; t/h) pe baza densității produsului (kg/L sau kg/m3). Bilanțurile parțiale de materiale pot să fie efectuate pentru unul mai multe caracteristici ale produsului care sunt importante pentru operația analizată (ecuația 2). Bilanțurile parțiale uzuale sunt în funcție de conținutul în apă al produsului, de substanță uscată, de grăsimi, de proteină. Concentrația compusului luat în calcul pentru bilanțul masic parțial sunt exprimate maisc sau ca fracțiune: xi = % (masa)/100. ∑Mi ∙ xi = ∑Mo ∙ xo (2) unde: Mi = masa de produs luat în calcul intrată în operație; xi = concentrația compusului luat în calcul pentru bilanțul masic parțial intrată în operație; Mo = masa de produs luat în calcul ieșită din operație; xo = concentrația compusului luat în calcul pentru bilanțul masic parțial ieșită din operație; Bilanțurile energetice sunt bazate pe ecuația de conservare a energiei în sistem, prima lege a termodinamicii (ecuația 3). Ei – Eo = Er (3) unde: Ei = energia intrată în sistem în timpul operație; Eo = energia ieșită din sistem în timpul operație; Er = energia rămasă în sistem în timpul operație. Pentru calculele preliminare și dimensionarea utilajelor se ia în considerare doar căldura, ca și formă principală de energie, și astfel doar bilanțuri calorice se efectuează (ecuația 4). Energia mecanică și electrică necesare pentru pompare, transport, refrigerare, și operarea utilajelor vor fi considerate doar în fazele ulterioare ale procesului de proiectare. Bilanțurile calorice se bazează pe entalpia și căldura specifică ce apar în diferitele operații și fluxuri de utilități (ecuația 4). Q = Qs + Ql = ∑mt ∙ Cpi ∙ ΔT + ∑mj ∙ ΔHj (4) unde: Qs = căldura sensibilă; Ql = căldura latentă; mt; j = mase de produs (compus); Cp = căldură specifică; ΔT = variația de temperatură a produsului (compusului) din timpul operației; ΔH = entalpia produsului (compusului). Produsul (compusul) i este implicat în procese de încălzire/răcire cu ΔT (°C sau K), iar produsul (compusul) i este implicat în procese de evaporare/condensare sau congelare. Căldura specifică a apei (Cp) utilizată uzual în calcule este de Cp = 4.18 kJ/kg.

46

Entalpia de evaporare sau condensare a apei depinde de presiunea din sistem, la presiune atmosferică (P = 1 bar, T = 100°C) este de ΔH = 2.257 kJ/kg. Entalpia la congelare sau fuziune a apei este de ΔHf = 333 kg/kJ. Chiar și așa, în multe cazuri procesele sunt complexe și necesită metodele riguroase utilizate de softuri specifice. Diagrama de proces este o reprezentare mai detaliată a fluxului tehnologic sau a planului unității și folosește simboluri ale echipamentelor, conductelor și utilităților. Există simboluri ale utilajelor acceptate universal (Anexa 6). Atât schema tehnologică cât și diagrama de proces pot să conțină parametrii de proces: debite, temperaturi, presiuni de lucru. Pot să fie aibă anexate tabele cu date tehnologice.

Exemplu 1: În Fig. Error! No text of specified style in document..1 și Fig. Error! No text of specified style in document..2 sunt prezentate schema tehnologică și diagrama de proces simplificată pentru a

exemplifica calculul preliminar al bilanțului masic și energetic pentru proiectarea unei unități multifuncționale de dimensiuni medii pentru procesare a portocalelor. Capacitatea unității este de 20 t/h (20 000 kg/h) de portocale și se presupune că va funcționa 24 ore/zi, 25 zile/lună timp de 4 luni/an (adică 2 400 ore/an). Unitatea va produce: (1) suc de portocale pasteurizat (SP), ambalat aseptic, cu o concentrație de zahăr de 12°Brix; (2) suc de portocale concentrat congelat (SPC), ambalat în cutii metalice la 42° Brix; (3) SPC vrac ambalat în containere la 65°Brix; (4) furaj (F) uscat la 10% umiditate; (5) ulei esențial (UP) din coajă de portocale și (6) esență de portocale (EP). Alte subproduse care rezultată și care ar putea fi produse în cantități considerabile sunt: melasa de portocale, pectina și flavonide, dar care nu sunt prevăzute pentru prezenta unitate (Saravacos și Kostaropoulos, 2002). Ipoteze de lucru: La intrarea pe fluxul tehnologic se presupune că (Saravacos și Kostaropoulos, 2002): - portocalele conțin 13,6% substanță uscată (SU) - au un randament de - 48% SP cu 12° Brix; - 47% marc; - 5% fructe depreciate, care sunt eliminate din producție

47

Deși gradele Brix se referă la procentul de zaharoză în soluții apoase, pentru calculele preliminare

se

poate

presupune

că

este

48

echivalentă

cu

procentul

de

SU.

PORTOCALE

Spălare

PORTOCALE DEPRECIATE

Sortare

Clasare PORTOCALE

COJI

Presare

ULEI Extracție MARC

SP MARC

Filtrare

Amestecare MARC

Pasteurizare

Uscare

SP Recuperare esență

Evaporare SPC

Îndepărtare compuși amari

ESENȚĂ

SP Congelare SPC Ambalare vrac

Amestecare SPC

SP

Ambalare în cutii metalice

Sterilizare HTST ULEI ESENȚIAL DIN COAJĂ

Congelare Ambalare aseptică SPC VRAC ESENȚĂ

FURAJ SPC AMBALAT ÎN CUTII METALICE

SP PASTEURIZAT

Fig. Error! No text of specified style in document..1 Schema tehnologică de obținere a produselor din portocale (Saravacos și Kostaropoulos, 2002)

SU – substanță uscată; SP - suc de portocale pasteurizat; SPC - suc de portocale concentrat congelat. 49

PORTOCALE

PORTOCALE DEPRECIATE

1

2

3

PORTOCALE

8 SP

ESENȚĂ C

COJI

SP 7

SPC

5

6 SP

4

MARC

SPC

COJI

ULEI

FURAJ 8

9 SPC

SP

SPC

10

SP

11

14

13

12

SP SP PASTEU RIZAT

SPC

SPC AMBALAT ÎN CUTII METALICE

SPC VRAC 15

16

17

18

Fig. Error! No text of specified style in document..2 Diagrama de proces simplificată de obținere a produselor din portocale

(Saravacos și Kostaropoulos, 2002) SU – substanță uscată; SP - suc de portocale pasteurizat; SPC - suc de portocale concentrat congelat; W – apă; CW – apă rece; HW - apă caldă; HA – aer cald; 1 - mașină de spălat; 2 - mașină de sortat ; 3 - mașină de calibrat; 4 - presă; 5 - filtru ; 6 - evaporator multitubular cu 3 efecte; 7 – coloană de distilare a esenței; 8 - extractor; 9 – uscător rotativ; 10 – pasteurizator cu plăci; 11 – schimbător de ioni; 12 – amestecător; 13 – sterilizator HTST; 15; 17 – răcitoare tip țeavă în țeavă; 14 – mașină de

50

ambalat aseptic; 16 - mașină de ambalat în containere; 18 - mașină de ambalat în cutii metalice.

51

Bilanțurile masice sunt efectuate pe fiecare operație unitară presupunând funcționare continuă (fără acumularea de material) și se pleacă de la 100 de părți fructe, din care 95% portocale pentru procesat și 5% portocale depreciate. Bilanțurile de materiale pe fiecare operație: 1) Sortarea Masa de portocale (X) ce intră la procesare se obține prin scăderea masei de portocale depreciate (5%) din masa de portocale intrate pe flux: MPORTOCALE = MPORTOCALE + MPORTOCALE DEPRECIATE 100 părți = MPORTOCALE + 5 părți MPORTOCALE = 95 părți 2) Presarea Conținutul de SU (X) al marcului de portocale rezultat după presare se calculează folosind bilanțul masic parțial în SU: MPORTOCALE ∙ SUPORTOCALE = MSP ∙ SUSP + MMARC ∙ SUMARC 95 părți ∙ 13,6% SU = 48 părți ∙12% SU + 47 părți ∙ SUMARC SUMARC = 15.2% 3) Extracția uleiului esențial din coajă de portocale Randamentul la extracția de uleiului esențial din coajă de portocale este de 0,3 părți (0,3% raportat la masa inițială de portocale) din masa marcului intrat la extracție. În urma operației se reduce masa de marc de portocale cu masa de uleiului esențial, fără a modifica conținutul în SU a marcului: MMARC = MMARC + MULEI 47 părți = MMARC + 0,3 părți MMARC = 46,7 părți 4) Filtrarea SP În urma filtrării se obține SP filtrat cu 12% SU (sau °Brix) și 3 părți (3% raportat la masa inițială de portocale) marc cu 12% SU. MSP = MSP + MMARC 47 părți = MSP + 3 părți MSP = 45 părți

52

5) Amestecarea marcului rezultat de la extracția de ulei și de la filtrare Se aplică bilanțul de masă și bilanțul parțial în SU pentru a calcula masa și SU a marcului ce va trece la uscare pentru obținerea furajului. MMARC extracție + MMARC filtrare = MMARC 46,7 părți + 3 părți = MMARC MMARC = 49,7 părți MMARC extracție ∙ SU MARC extracție + MMARC filtrare ∙ SU MARC filtrare = MMARC∙ SU MARC 46,7 părți ∙ 15,2% + 3 părți ∙ 12%= 49,7 părți ∙ SU MARC SU MARC = 15%

6) Uscarea marcului Marcul este uscat pentru a obține furaj cu 10% umiditate. Se presupune că nu există pierderi de SU. Pentru aceasta se aplică bilanțul parțial de materiale. MMARC umed ∙ SUMARC umed = MFURAJ ∙ SUFURAJ 49,7 părți ∙ 15% = MFURAJ ∙ 90% MFURAJ = 8,3 părți 7) Pasteurizarea SP cu 12°Brix este pasteurizat la 90°C timp de 10s pentru inactivarea substanțelor pectice care ar putea da turbiditate sucului. În această operație nu există bilanț masic. Trebuie menționat că sucul de portocale care este direcționat la concentrare poate să nu fie pasteurizat dacă este procesat imediat (fără depozitare intermediară) deoarece primul efect al evaporatorului operează la temperaturi înalte (90°C sau mai mult).

8) Separarea SP pasteurizat pe 2 linii de procesare SP pasteurizat de 12° Brix este separat pe 2 linii de procesare: prima, 35 de părți (35% raportat la masa inițială de portocale) este cea de obținere a SPC, iar a doua, 10 părți (10% raportat la masa inițială de portocale) este pentru obținerea SP ambalat aseptic. În cazul de față volumele sunt luate arbitrat, pentru exemplificare, dar în realitate acestea sunt dictate de cererea existentă în piață. MSP = MSP pentru C + MSPA 45 părți = 35 părți + 10 părți 9) Îndepărtarea compușilor amari

53

În urma acestei operații se îndepărtează urmele de limonen și naringină utilizând un schimbător de ioni a cărui coloană este regenerabilă și reutilizabilă. Datorită conținutului redus de compuși amari (părți pe milion, ppm), nu se consideră necesar realizarea unui bilanț masic pe această fază. 10) Separarea SP din care s-au îndepărtat compușii amari pe 2 linii de procesare Se folosește 1 parte (1% raportat la masa inițială de portocale) din cele 10 de SP din care s-au îndepărtat compușii amari pentru a dilua SPC de la 65° Brix la 42 ° Brix. MSPA = MSP diluare + MSPA sterilizare 10 părți = 1 parte + 9 părți 11) Concentrarea În exemplul de față se folosește un evaporator multitubular cu 3 efecte pentru a concentra SP de la 12°Brix la 65°Brix. Se utilizează bilanțul masic parțial în SU. MSP pentu C∙ SUSP pentru C = MSPC∙ SUSPC 35 părți ∙ 12% = MSPC ∙ 65% MSPC = 6,46 părți Masa de apă evaporată se obține prin bilanțul masic. MSP pentu C = MSPC + Mw 35 părți = 6,46 părți + Mw Mw = 28.54 părți

12) Separarea SPC pe 2 linii de procesare O fracțiune din SPC (X) de 65% SU se va dilua cu 1 parte SP de 12% SU pentru a obține (X+1) părți de SPC de 42°Brix. Se utilizează bilanțul masic parțial în SU la operație de amestecare pentru a calcula masele de SPC care vor merge pe cele 2 linii separate. MSPC diluare ∙ SUSPC diluare + MSP ∙ SUSP = MSPC ∙ SUSPC X ∙ 65% + 1 parte ∙ 12% = (X+1) ∙ 42% MSPC diluare = 1,3 părți Pentru a calcula SPC care va merge spre congelare se aplică bilanțul masic. MSPC = MSPC diluare + MSPC congelare 6,46 părți = 1,3 părți + MSPC congelare MSPC congelare = 5,16 părți 13) Amestecarea

54

Deci, 1,3 părți de SPC 65% SU se vor dilua pentru a obține 2,3 părți de SPC de 42 °Brix, conform bilanțului masic: MSPC diluare + MSP =MSPC 42% 1,3 părți + 1 parte = 2,3 părți 14) Recuperarea de esență La evaporatorul multitubular cu triplu efect se vor îndepărta 28,54 părți de apă (vezi 11) Concentrarea). Se presupune că majoritatea esențelor volatile se vor regăsi dizolvate în apa evaporată din primul efect, deci la coloana de distilare va merge următoarea cantitate de apă: 28,54 părți/3 efecte = 9,5 părți La un randament de recuperare al esențelor de 0,2 părți (0,2% raportat la masa inițială de portocale) coloana de distilare va concentra esențele din apa condensată: 9,5 părți / 0,2 părți = 47,5 ori 15) Ambalarea Operațiile finale de ambalare, indiferent că sunt ambalare aseptică sau ambalare în stare congelată nu influențează semnificativ nici compoziția nici bilanțul masic al produselor. Cantitatea de semifabricate și produse finite calculate la capacitatea reală a unității: 20.000 kg/h de portocale SP de 12°Brix ... 20.000 ∙ 0,45 = 9.000 kg/h Marc cu 15% SU ... 20.000 ∙ 0.497 = 9.940 kg/h SP de 12°Brix pentru concentrare, 20.000 ∙ 0,35 = 7.000 kg/h SP de 12° Brix ambalat aseptic, 20.000 ∙ 0.09 = 1.800 kg/h SPC total de 65° Brix, 20.000 ∙ 0.0646 = 1.292 kg/h SPC de 65° Brix ambalat vrac, 20.000 ∙ 0.0516 = 1.032 kg/h SPC de 42° Brix ambalat în cutii metalice, 20.000 ∙ 0.023 = 460 kg/h Apă evaporată în evaporator, 20.000 ∙ 0.2854 = 5.708 kg/h Apă condensată în coloana de distilare pentru recuperarea esenței, 5.708/3 = 1.900 kg/h Esență recuperată, 20.000 ∙ 0.002 = 40 kg/h Furaj cu 10% SU, 20.000 ∙ 0.083 = 1.660 kg/h Ulei de coajă de , 20.000 ∙ 0.003 = 60 kg/h Bilanțurile energetice:

55

Fluxurile de materiale obținute din bilanțurile de materiale sunt folosite pentru calculul bilanțurilor energetice. Acestea se pot estima pe baza schemei tehnologice și sunt importante pentru calculele preliminare de dimensionare a utilajelor și a eficienței economice a procesului. Energia mecanică, energia electrică, necesarul de frig și de combustibili necesită un grad mai avansat de detaliere a utilajelor și nu pot fi făcute în aceasta fază a proiectării. Pentru realizarea bilanțurilor energetice pe operația unitară sunt necesare informații privind caracteristicile termofizice ale materialelor implicate: călduri specifice, entalpii, densități. Pentru prezentul exemplu căldura specifică (Cp) a sucului de portocale (SP) a fost luată din Kimball (1999) (Tabel nr. Error! No text of specified style in document..2), și sunt foarte apropiați de cei ai soluției apoase de zaharoză. Tabel nr. Error! No text of specified style in document..2. Căldura specifică a sucului de portocale Sursă: Kimball, 1999 Conținutul de substanță uscată Cp

12°Brix

42°Brix

65° Brix

3,86 kJ/kg∙K

3,06 kJ/kg∙K

2,44 kJ/kg∙K

Căldura specifică a SP scade ușor cu scăderea temperaturii până la punctul de congelare. Dar pentru calculele preliminare, Cp a SP necongelat este considerat constantă. Entalpia la congelare SP va fi considerat ca fiind egală cu cea a apei: ΔHc = 333 kJ/kg.

1) Necesarul de aburi la evaporare Aburul este folosit la operațiile de evaporare, pasteurizare și sterilizare. Se presupune ca în evaporator se folosește abur saturat 100% la 110°C (la 1.43 bari presiune absolută) pentru a încălzi primul efect al evaporatorului. Entalpia necesară pentru evaporarea (sau condensarea) apei la 110°C este ΔHe = 2.230 kJ/kg (Smith and Van Ness, 1987). Necesarul teoretic de abur (Ntabur1) (kg de apă evaporată/kg abur) pentru un evaporator cu 3 efecte este de aproximativ 3, dar în practică acesta ar fi mai mic. Astfel pentru prezentul exemplu se va considera un necesar de 2,5 kg de apă evaporată/kg abur. Mw / Ntabur1 = Nabur1 5.708 / 2,5 = 2.283,2 kg/h Condensul din primul efect (la 110°C) este folosit la preîncălzirea SP ce intră la evaporate.

56

2) Necesarul de aburi la recuperarea esenței de portocale Apa condensată intră în coloana de distilare pentru recuperarea esenței cu un debit de Mwc = 1.900 kg/h, iar cantitatea de distilat, adică de esență recuperată este de E = 40 kg/h. Reziduul (Rez) se calculează cu ecuația de bilanț masic. Mwc = E + Re → Re = Mwc – Rez Rez = 1.900 – 40 Rez = 1.860 kg/h Se presupune un raport de reflux egal cu 2 (R=2), deci cantitatea de vapori ce trebuie condensat (L) în zona de îmbogățire a coloanei de distilare va fi: R = 2; R = L / E → L = 2 ∙ E L = 2 ∙ 40 = 80 kg/h Deci, volumul total de vapori ce trebuie condensat (V) în zona de concentrare a coloanei de distilare va fi: V=L+E V = 80 + 40 = 120 kg/h Pentru zona de deflegmare a coloanei de distilare cantitatea de vapori ce trebuie deflegmat (L’) va fi: L’ = Mwc + L L’ = 1.900 + 80 = 1.980 kg/h Deci, volumul total de vapori ce trebuie deflegmat (V’) va fi: V’ = L’ – Rez V’ = 1 980 – 1 860 = 120 kg/h Deci, necesarul de abur (Nabur2) la (110°C) în zona de încălzire a coloanei de distilare va fi aproximativ egal cu debitul de vapori din zona de deflegmare a coloanei de distilare: Nabur2 = V’ Nabur2 = 120 kg/h Se presupune că această coloană lucrează la presiune atmosferică și la o temperatură constantă de fierbere de 100°C.

3) Necesarul de aburi la pasteurizare Se presupune ca în pasteurizatorul folosește abur saturat 100% la 110°C (la 1.43 bari presiune absolută). La pasteurizare intră SP de 12°Brix cu un debit de 9.000 kg/h care trebuie încălzit de la temperatura camerei (presupunem 20°C) la 90°C. 57

Nabur3 = (SP ∙ Cp12°Brix ∙ ΔT) / ΔHe Nabur3 = [9.000 ∙ 3,86 ∙ (90 - 20)] / 2.230 Nabur3 = 1.090,5 kg/h

4) Necesarul de aburi la sterilizare Se presupune ca sterilizatorul folosește abur saturat 100% la 110°C (la 1.43 bari presiune absolută). La sterilizare intră SP de 12°Brix cu un debit de 1.800 kg/h care trebuie încălzit de la temperatura camerei (presupunem 20°C) la 95°C timp de 15 s. Nabur4 = (SPa ∙ Cp12°Brix ∙ ΔT) / ΔHe ∙ t Nabur4 = [1.800 ∙ 3,86 ∙ (95 - 20)] / 2.230 Nabur4 = 218,1 kg/h 5) Cantitatea de apă ce trebuie evaporată în uscător Unitatea produce 49,7 părți (49,7% raportat la masa inițială de portocale) de marc cu 15% SU, iar furajul uscat trebuie să ajungă la 90% SU. Bilanțurile de masa general și parțial în SU vor fi: MMARC umed = 49,7% ∙ 20.000 = 9.940 kg/h MMARC umed ∙ SUMARC umed = MFURAJ ∙ SUFURAJ 9.940 ∙ 15% = MFURAJ ∙ 90% MFURAJ = 1.656,7 kg/h

MMARC umed = MFURAJ + Mapă Mapă = 9.940 - 1.656,7 Mapă = 8.283,3 kg/h 6) Necesarul de apă de răcire al evaporatorului Cel mai mare consum de apă de răcire este în ultimul efect al evaporatorului pentru condensarea vaporilor de apă. Se presupune că vaporii din ultimul efect (care lucează sub vid) condensează la 50°C și că se folosește apă de răcire la 20°C. Entalpia necesară pentru condensarea apei este ΔHc = 2.384 kJ/kg, iar căldura specifică a apei (Cpw) de 4,18 kJ/kg ∙ K (Smith and Van Ness, 1987). Napă1 = (Mwc ∙ ΔHc) / (Cpw ∙ ΔT) Napă1 = (1.900 ∙ 2.384)/[4,18 ∙ (50 - 20)] 58

Napă1 = 36.121,2 kg/h 7) Necesarul de apă de răcire al coloanei de distilare Se presupune că această coloană de distilare lucrează la presiune atmosferică și că vaporii care trebuie condensați (V’ = 120 kg/h) au o temperatură de 100°C (ΔHc1 = 2.257 kJ/lg) și nu se face subrăcire. Napă2 = (V’ ∙ ΔHc1) / (Cpw ∙ ΔT) Napă2 = (120 ∙ 2.257)/[4,18 ∙ (100 - 20)] Napă2 = 809,9 kg/h Necesarul de apă de răcire al pasteurizatorului și sterilizatorului este neglijabil. Necesarul total de apă de răcire va fi: Napă = Napă1 + Napă2 Napă = 36.121,2 + 809,9 kg/h Napă = 36.931,1 kg/h Napă ≈ 4 m3/h Necesarul energetic al unei unități de procesare a portocalelor cu o capacitatea reală de 20.000 kg/h de portocale Necesarul de abur:

Evaporare Recuperarea esenței de portocale Pasteurizare

Necesarul de apă de răcire:

120 kg/h 1.091 kg/h

Sterilizare

218 kg/h

Abur total

3.712 kg/h

Condensare în evaporator Deflegmare Apă răcire total

Cantitatea de apă de evaporat

2.283 kg/h

Uscare

36.121 kg/h 810 kg/h 36.931 kg/h 8.283 kg/h

59

2.2 Dimensionarea preliminară a utilajelor Dimensionarea preliminară a utilajelor se face pe baza bilanțurilor masice și calorice, deci pe baza schemei tehnologice și a diagramei de proces. În această fază se folosesc ecuații simplificate, empirice în care se inserează date despre proprietățile termo-fizice și de transport a materialelor din tablele standard. În urma acestei dimensionări se obțin informații referitoare la capacitățile utilajelor și necesarului de utilități (abur, apă, frig, energie electrică) Pentru dimensionarea preliminară a utilajelor se folosește: transferul de energie mecanică (pomparea), transferul de căldură, transferul de masă, viteza reacțiilor chimice, echilibrul fazelor vapori/lichid; lichid/lichid; fluid/solid. Astfel, trebuie cunoscute caracteristicile materiilor prime în condițiile efective de lucru, adică concentrațiile, temperaturile și presiunile efective. În plus, din se preiau din tabele cu valori coeficienții de transfer de masă, coeficienții de căldură și caracteristice termo-fizice pentru transport. Coeficienții empirici care se folosesc pentru ușurarea calculelor sunt: ✓ viteza lichidelor prin conducte: 1,5 m/s ✓ viteza gazelor sau a vaporilor prin conducte: 30 m/s ✓ presiunea apei în conducte: 4-6 bari ✓ coeficientul de transfer termic convectiv al aerului la fata interioara a peretelui: 10 W/m2K ✓ coeficientul de transfer termic al lichidelor la circulația forțată în conducte: 2.000 W/m2K După dimensionarea preliminara a utilajelor trebuie să se cunoască următoarele: ✓ dimensiunea conductelor necesare instalațiilor (diametru, lungime) ✓ debitul pompelor ✓ suprafețele de transfer termic a schimbătoarelor de căldură ✓ suprafețele de evaporare a evaporatoarelor ✓ dimensiunea coloanelor de extracție sau distilare ✓ dimensiunea uscătoarelor ✓ necesarul de utilități

60

2.2.1 Alegerea specificațiilor utilajelor Când se aleg specificațiilor utilajelor se aplică un adaos de siguranță de 15-20% la rezultatele obținute în dimensionarea preliminara pentru a acoperi eventualele vârfuri de producție. Supradimensionarea este recomandată și în cazul în care condițiile de lucru sau de mediu din unitate suferă variații considerabile cum ar fi: variațiile de umiditate din depozitele de materii prime sau variațiile de temperatură și umiditate din hala de producție. Alegerea specificațiilor utilajelor depinde și de obiectivele manageriale ale unității. De exemplu dacă se dorește o flexibilitate mai mare a liniei de producție (adică o gamă mai largă de produse finite) se va opta pentru un număr mai mare de utilaje cu capacități mai mici în detrimentul unora cu capacități mari. Împărțirea capacității totale de producție pe 2 sau mai multe fluxuri, sau utilizarea de utilaje pereche, este avantajoasă și datorită faptului că se garantează astfel o producție continuă și în cazul unor disfuncțiuni ale utilajului cheie sau în cazul igienizărilor periodice. În general se aleg utilaje standardizate din oferta furnizorilor: pompe, schimbătoare de căldură, valve, evaporatoare, coloane de distilare și centrifuge. Alteori este necesară construirea de utilaje cum ar fi filtre, reactoare chimice și biochimice, uscătoare sau coloanele distilare speciale.

2.2.2 Planul de amplasare a utilajelor Amplasarea judicioasă a echipamentelor este importantă pentru a asigura exploatarea în condiții de siguranță a muncii, exploatare în condiții economice, dar și o viitoare extindere sau modernizare a unității. Planul de amplasare urmează diagrama de proces și dimensionarea preliminară a utilajelor (Fig. Error! No text of specified style in document..4). Acesta trebuie întocmit înainte de a concepe planul instalațiilor de conducte, planul de rezistență a structurii clădirii și planul rețelei electrice. Poziționarea utilajelor trebuie să asigure spațiu suficient pentru: ✓ exploatarea sigură ✓ operare ușoară ✓ mentenanță ✓ igienizare

61

Fig. Error! No text of specified style in document..3 Diagrama de proces a unei unități de procesare a tomatelor

(Saravacos și Kostaropoulos, 2002) 1 – bazin cu apă pentru recepție; 2 – sistem de ridicat și sortat; 3 – mașină de spălat; 4 – mașină de calibrat; 5 – mașină de mărunțit; 6 – separator de sâmburi și coji; 7 – preîncălzitor; 8 – separator centrifugal; 9 – hidrociclon; 10 – evaporator multitubular; 11 – condensator barometric; 12 – pompă de vacuum; 13 – tanc colector pentru pasta de tomate; 14 – sterilizator multitubular; 15 – mașină de ambalat aseptic; 16 – tancuri de depozitare aseptice.

Fig. Error! No text of specified style in document..4 Planul de amplasare a utilajelor dintr-o unitate de procesare a tomatelor

(Saravacos și Kostaropoulos, 2002) 1 – bazin cu apă pentru recepție; 2 – sistem de ridicat și sortat; 3 – mașină de spălat; 4 – mașină de calibrat; 5 – mașină de mărunțit; 6 – separator de sâmburi și coji; 7 – preîncălzitor; 8 – separator centrifugal; 9 – hidrociclon; 10 – evaporator multitubular; 11 – condensator barometric; 12 – pompă de vacuum; 13 – tanc colector pentru pasta de tomate; 14 – sterilizator multitubular; 15 – mașină de ambalat aseptic; 16 – tancuri de depozitare aseptice.

62

Fig. Error! No text of specified style in document..5 Planul de amplasare 3D a utilajelor dintr-o unitate de procesare a tomatelor

(Saravacos și Kostaropoulos, 2002) 1 – bazin cu apă pentru recepție; 2 – sistem de ridicat și sortat; 3 – mașină de spălat; 4 – mașină de calibrat; 5 – mașină de mărunțit; 6 – separator de sâmburi și coji; 7 – preîncălzitor; 8 – separator centrifugal; 9 – hidrociclon; 10 – evaporator multitubular; 11 – condensator barometric; 12 – pompă de vacuum; 13 – tanc colector pentru pasta de tomate; 14 – sterilizator multitubular; 15 – mașină de ambalat aseptic; 16 – tancuri de depozitare aseptice.

La amplasare și instalarea utilajelor trebuie luate în considerare masa acestora, funcționarea cu vibrații și elemente rotative sau în mișcare ale utilajului. Amplasarea utilajelor este importantă datorită particularitățile de procesare specifice industriei alimentare, a cerințelor stricte de igienă și a cerințelor de calitate a produsului alimentar.

63

2.2.3 Flexibilitatea linii tehnologice în industria alimentară Linia tehnologică trebuie să permită igienizarea corespunzătoare a tuturor utilajelor, sistemelor de transport și instalațiilor fără a interfera semnificativ cu fluxul tehnologic. Astfel, este de preferat ca utilajele cheie din fluxul tehnologic să fie în perechi, iar fluxul tehnologic să aibă redundanță. Aceasta va ușura și efectuarea lucrurilor de mentenanță sau de intervenție de urgență la utilaje fără a opri producția. De asemenea, în unele unități, linia de procesare trebuie să se poată modifica în funcție de materia primă utilizată fără a afecta grav producția și fără a introduce timpi morți suplimentari. Proiectarea unei linii tehnologice flexibile va ușura și viitoarele lucrări de înnoire și retehnologizare sau automatizare, mai ales dacă acestea se pot anticipa chiar și numai principial.

2.3 Proiectarea unei unități de industrie alimentară 2.3.1 Elemente de proiectare ale unei unități din industria alimentară În general, o întreprindere din industria alimentară are următoarele departamente: ✓ recepția ✓ depozitarea temporară a materiei prime ✓ depozitarea materialelor auxiliare folosite în producție ✓ producția ✓ depozitarea produselor finite, inclusiv depozite frigorifice ✓ utilități ✓ laborator de control al calității și unitate de cercetare-dezvoltare ✓ zonă administrativă ✓ spații de deservire a personalului (puncte sanitare, cantine) Clădirea unității trebuie să asigure spațiu suficient pentru toate aceste departamente. Anumite instalații trebuie amplasate în afara clădirii cum ar fi coloanele de distilare, tancurile de depozitare sau silozurile. Amplasarea unității trebuie să țină cont de următorii factori: ✓ disponibilitatea materii prime

64

✓ piața de desfacere pentru produse ✓ accesul la utilități: energie electrică, apă ✓ posibilitatea de gestionare a deșeurilor ✓ accesul la piața muncii ✓ legislația în vigoare 2.3.2 Siguranța și securitatea în unitatea de industrie alimentară La proiectarea unei unități de industrie alimentară trebuie ținut cont de factorii de risc. În cazul existenței unei atmosfere încărcat cu praf, cum este cazul morilor, apare riscul exploziilor cauzate de alimentele pulverulente (făină, zahăr praf, lapte praf, izolate proteice). În aceste zone se impune utilizarea motoarele electrice rezistente la explozie. În cazul unui mediul de producție umed, cum este cazul abatoarelor sau a unităților de procesare a cărnii, se vor utiliza motoarelor electrice rezistente la umiditate. Iar în cazul utilajelor care funcționează la presiuni și temperaturi mari, de exemplu generatoarele de abur, acestea trebuie amplasate într-o clădire separată pentru a preveni riscul de explozie. Nivelul de zgomot din zona de producție nu trebuie să cauzeze probleme de sănătate operatorilor. El nu trebuie să depășească 90 dB în 8 ore sau 93 dB în 4 ore. Dacă în unele zone atinge nivele extreme de 90-110 dB, cum ar fi zonele de îmbuteliere în recipiente de sticlă, utilizarea căștilor de protecție este obligatorie. Zgomotul poate fi redus prin alegerea judicioasă a fundațiilor și postamentelor utilajelor, utilizarea sistemelor de transport specific și izolarea utilajelor zgomotoase în încăperi separate. 2.3.3 Caracteristici specifice unităților de industria alimentară Industria alimentară se diferențiază de alte unități industriale prin următoarele: 1. Materia primă și produsele finite sunt materiale biologice sensibile, cu limite în ceea ce privește procesarea. Acestea pot fi depozitate o perioadă limitată și în condiții controlate de temperatură și umiditate. 2. În majoritatea cazurilor, calitatea produsului final depinde de o singură etapă de procesare, care trebuie făcută în cele mai blânde condiții. De exemplu pasteurizarea laptelui care trebuie să asigure nu numai siguranța și securitatea consumatorului (inactivarea germenilor patogeni), cât și integritatea nutrițională a produsului (păstrarea nutrienţilor). Tratamentul termic trebuie aplicat la temperatura cea mai joasă posibilă pentru a scădea 65

pierderile calitative. Cu toate acestea, pe lanțul frigorific (la depozitare și transport în condiții de refrigerare sau congelare) trebuie păstrat la cel mai înalt nivel posibil pentru a economisi energie. 3. În multe unități, cantități mari de materii prime perisabile trebuie procesate în cel mai scurt timp posibil. Astfel, utilajele trebuie să suporte încărcătura maximă și condiții extreme de exploatare. 4. În industria alimentară se țintește spre un flux tehnologic continuu deoarece este mai eficient din punct de vedere economic, poate fi controlat mai eficient și automatizat mai ușor. Dar, acesta se regăsește doar în unitățile mari, producția în șarja fiind încă standardul în multe unități datorită: complexității fluxurilor tehnologice, a diversității game de produse, a volumelor scăzute de materii prime procesate. Procesarea în șarja pune problema depozitării intermediare și a procesării ulterioare. Optimizarea ciclurilor de producție devine astfel o problemă pentru toți operatorii din industria alimentară. 5. Igiena este crucială nu numai în utilaj, în secția de producție, dar și în interacțiunea proces-produs-operator. 6. Individualitatea unui produs alimentar trebuie menținut și în condiții de producție de masă. Standardizarea simplifică procesarea și controlul operațiilor. Însă, poate avea un efect negativ asupra calității și a individualității produsului. 7. În multe sectoare, cum ar fi producția de legume și fructe, procesare acestora este sezonală. Astfel o mare parte dintre operatorii sunt persoane fără calificare. 8. Deoarece materiile prime agricole sunt perisabile, unitatea trebuie să dețină resurse financiare pentru cumpărarea acestora într-o anumită perioadă. Scopul principal este de a obține cele mai bune produse în ceea ce privește calitatea și productivitatea în condiții de rentabilitate, care se traduce de cele mai multe ori în costuri scăzute de producție scăzute.

2.4 Caracteristicile utilajelor din industria alimentară Utilajul din industria alimentară trebuie să respecte condiții similare cu cele ale utilajelor din alte ramuri industriale cum ar fi: posibilitatea de a reține (înmagazina) produsul pe care îl procesează, rezistență mecanică și la coroziune, operare eficientă, transfer optim de energie în timpul lucrului, toate în condiții de rentabilitate și siguranță pentru operator. În plus,

66

specificul industriei alimentare îi cere utilajului să fie conform cu toate reglementările legislative în vigoare și standardele din domeniul siguranței alimentare, al protecției consumatorului și a mediului înconjurător. În industria alimentară utilajele trebuie să respecte cerințe specifice cum ar fi: materialul din care sunt confecționate să fie de calitate alimentară și să fie rezistent la coroziune; părților componente să fie rezistente la uzură, operația unitară sau procesul pe care îl execută să fie eficace și transferul de energie din timpul procesării să fie optim. 2.4.1 Cerințele referitoare la igienă Cerințele stricte de igienă din industria alimentare se răsfrâng mai ales asupra utilajelor. Alegerea acestora se face în funcție de materialele din care sunt confecționate, designul, construcția și operarea lor astfel încât să se asigure: securitatea produselor alimentare, limitarea contaminării microbiene și conservabilitatea semifabricatelor sau a produselor finite. Din acest punct de vedere utilajul din industria alimentară trebuie să respecte următoarele cerințe: ✓ trebuie să nu existe schimburi de compuși între materialul din care este confecționat utilajul și produs, adică să nu existe contaminare ✓ materialul trebuie să nu reacționeze la detergenți ✓ utilajul trebuie să fie ușor igienizabil, cu unghiuri largi și cu posibilitate de demontare completă ✓ suprafețele trebuie să fie netede, finisate pentru a nu exista depuneri sau aderențe ✓ trebuie să aibă proprietăți termice dacă sunt implicate în operațiile cu transfer de căldură În puls, chiar și materiale care nu vin în contact direct cu produsele trebuie să îndeplinească condițiile de igienă. Echipamentul trebuie să se poată igieniza ușor prin metode continue CIP (cleaning in place) sau metode discontinue și să se preteze pentru integrarea unui sistem de control central și automatizare. Astfel, unele industrii se pretează unui grad ridicat de automatizare datorită materiilor prime utilizat sau datorită reglementărilor legislative stricte. Un astfel de exemplu ar fi industria produselor lactate. Pe de altă parte, utilajele folosite la industrializarea produsele horticole sezoniere cum ar fi tomatele, portocalele, sfeclă de zahăr necesită mentenanță specială. Acestea rămân neutilizate pentru o perioadă îndelungată când trebuie să fie executate lucrările de mentenanță și reparațiile. 67

Utilajele principale din unitățile mici de producție se igienizează periodic prin demontarea completă. Acestea includ pompe, schimbătoare de căldură cu plăci, filtre. Șuruburile cu cap fluture și colierele articulate ușurează montarea și demontarea rapidă cu mâna. Instalațiile CIP din unitățile de procesare mari necesită proiectare și instalare de sinestătătoare, deci experți în acest domeniu. Sistemul CIP este o instalație de curățat chimic care permite contactul direct și rapid al soluțiilor de igienizare cu suprafețele murdare. Se utilizează inclusiv substanțe care reduc tensiunea superficială și asigură penetrarea apei și a soluțiilor de spălare în crevasele utilajului. Principalele operații ale unui sistem CIP sunt: - preclătire cu apă (de duritate scăzută, moale) rece - clătire cu soluții alcaline (suplimentate cu hipoclorit de sodiu) - clătire intermediară - clătire cu soluții acide - clătire finală cu apă - clătire cu soluții dezinfectante (ex. hipoclorit de sodiu) sau cu apă fierbinte la 90°C Sistemul este alcătuit din tancurile, pompe, valve, încălzitoare (fie schimbătoare cu plăci, fie injectoare de abur). Se folosesc pistoane pneumatice sau pompe cu membrane pentru a alimenta soluțiilor de igienizare în utilaj. Din motive de siguranță, pompele și recipientele cu substanțele chimice se depozitează închise și într-un compartiment separat al de zona de producție. 2.4.2 Cerințe referitoare la proprietăți materialelor din care sunt confecționate utilajele din industria alimentară Proprietățile și costul materialelor din care sunt confecționate utilajele din industria alimentară sunt factori care influențează designul, construcția, operarea și mentenanța generală a utilajelor din industria alimentară. Materiale utilizată la construcția de utilaje trebuie să aibă motoarele proprietăți: ✓ rezistența mecanică ✓ prelucrare ușoară ✓ reparație ușoară ✓ rezistența la coroziune ✓ igienizare ușoară 68

✓ rezistență la variațiile de temperatură ✓ conductivitate termică dorită Principalele materiale utilizate sunt: metalele, masele plastice, sticla și ceramica. Lemnul și unele fibre naturale fiind folosite doar în aplicații speciale. 2.4.2.1 Rezistența mecanică Este necesară atunci când cantități mari de materii prime trebuie procesate într-un timp scurt, cum este cazul producțiilor sezoniere: prelucrarea sfeclei de zahăr sau a legumelor și fructelor. Este importantă și în primele etape de procesare, când cantități mari de materie primă trebuie prelucrate pentru a fi procesate ulterior, de exemplu pentru utilajele din precurățătoria și curățătoria din morărit sau mașinile de prespălat și spălat din industria zahărului. Utilajele supuse la solicitări trebuie de asemenea să fie confecționate din materiale cu rezistență mecanică crescută cum ar fi tancuri sub presiune și silozurile încărcate, sau cele în care apare abraziunea cum ar fi în timpul tăierii, mărunțirii sau al transportului pneumatic ai cerealelor. Pentru protecția împotriva abraziunii este necesară călirea suprafeței metalice. Pentru ușurarea construcției, mentenanței și reparării utilajelor din industria alimentară este importantă nu numai rezistența mecanică, dar și sudabilitatea. 2.4.2.2 Rezistența la coroziune Rezistența la coroziune, pe de altă parte, este importantă atunci când procesarea se face în condiții de umiditate, cum ar fi industria conservelor, sau la prelucrarea alimentelor sau a ingredientelor cu aciditate ridicată. De asemenea, această proprietate este necesară atunci când se folosesc substanțe chimice corozive de exemplu la curățarea chimică a fructelor, la sulfitarea vinului sau la utilizarea agențiilor de curățare (sodă caustică, acizi). Susceptibilitatea la coroziune a materialelor crește atunci când: ✓ procesarea se face la temperaturi și/sau presiuni ridicate ✓ se lucrează la un pH scăzut ✓ există impurități ✓ se lucrează în atmosferă aerată sau oxigenată ✓ produsul este vehiculat cu viteze mari ✓ procesarea se face cu variații mari de temperatură Coroziune materialelor folosite în construcția de utilaje din industria alimentară se clasifică în: 69

•

coroziune uniformă, care este o oxidare datorată condițiilor de umiditate

•

coroziune în puncte (pittingul) apare atunci când se folosesc soluții apoase conținând cloruri (de exemplu la folosirea saramurii)

•

coroziune de stres cracare – SCC apare la supraîncărcarea pompelor sau a morilor

•

coroziune intergranulară apare datorită temperaturilor ridicate din timpul sudării

•

coroziune galvanică apare la contactul direct între două metale necompatibile

2.4.2.3 Materialele metalice folosite pentru utilajele din industria alimentară La construcția de utilaje din industria alimentară se folosesc ca materiale metalice atât metale feroase și aliajele lor, cât și cele neferoase și aliajele lor. Recent s-au dezvoltat materiale noi care conțin și compuși cu proprietăți antimicrobiene cum ar fi oțel inox care are înglobat în straturile superioare argint sau cupru. De asemenea s-au înglobat și substanțe ce le conferă materialelor rezistență superioară cum ar fi oxidul de titan ce se folosește în confecționarea organele de tăiere. Materialele feroase care se utilizează în industria alimentară sunt oțelul carbon, oțelul slab aliat, fonta și oțelul inoxidabil. Oțelul carbon este utilizat pentru că este rezistent la acizi mineral în absența apei (H2SO4) și este relativ rezistent la soluțiile de sodă caustică folosite la igienizare (Tabel nr. Error! No text of specified style in document..3). Dar, este corodat de acizii organici și acizii

mineral diluați în apă și este sensibil la umiditate. Viteza de coroziune este de 0,13 – 0,5 mm/an. Oțelul carbon aliază cu molibden pentru a-i crește rezistență la temperatură. Se folosește rar în contact direct cu produsul cum ar fi în industria uleiurilor vegetale la mori, prese, tancuri de depozitare ale uleiului la temperaturi sub 150 °C, în procesele preliminare în industria conservelor cum ar fi la mașinile de curățat cartofi sau la liniile pentru sortarea legumelor și fructelor în depozite.

70

Tabel nr. Error! No text of specified style in document..3 Proprietățile materialelor de construcție ale utilajelor din industria alimentară

Materialul

Metale Oțel carbon Oțel inox 304/316 Cupru Aliaje ale cuprului Aluminiu Aliaje ale aluminului Monel Mase platice Poliester PVC (moale) Polietilenă Cauciuc

Rezistență la rupere (MPa)

Conducti vitate termică (W/m∙K)

350-490 565 20-40 400-450 50-60 150-470 480-600

35-46 18,8

55-72 20-60 6-37

0,170 0,160 0,334

375,8 208,8

Acid acetic (CH3COOH)

Proprietatea Rezistență la Acid Acid Acid azotic clorhidric sulfuric (HNO3) (HCl) (H2SO4)

Hidroxid de sodiu (NaOH)

Apă oxigenată (H2O2)

++ -

+++ -

++

-+ -

++ ++ +-

++ -

+++

+-

-

-

-

+++

+

-

-

+-

++

++

++ +++ +++ -

+ +++ +++ -

+++ +++ +++ ++

+++ +++ ++ +++

+++ +++ +++

++ +++ ++ ++

Sursă: Saravacos și Kostaropoulos, 2002. +++ = rezistență foarte bună; ++ = rezistență suficientă în condiții normale de uz; + = rezistență suficientă pentru contact nepermanent; - = rezistență insuficientă

71

Oțelul inoxidabil este principalul material din care sunt confecționate organele de lucru care vin în contact direct cu alimentul, fiind pasiv față de produsul alimentar. Este utilizat frecvent aliat cu: - crom care crește rigiditatea și rezistența la abraziune; - cu nichel care crește duritatea și îmbunătățește calitățile la temperaturi scăzute și îi conferă rezistenței ridicată la coroziune și ductilitate crescută; - cu molibden care îi îmbunătățește calitățile la temperaturi ridicate, crește sudabilitatea și rezistența la pitting Cele mai utilizate tipuri de oțel inoxidabil sunt AISI 304 – aliat cu crom și nichel; și AISI 316 aliat cu crom, nichel și molibden. Ambele sunt rezistente la oxidare și la acizi (Tabel nr. Error! No text of specified style in document..3). Au rezistență la sodă caustică similară cu cea

o oțelului carbon, astfel pot fi utilizate soluții de acid azotic și soda caustică în sistemele CIP. Dar, nu sunt rezistente la halogeni (fluor, clor) care cauzează pitting la temperaturii ridicate și pH-uri scăzute. AISI 316 este cu 25% mai rezistent la coroziune față de AISI 304. Sudabilitatea este îmbunătățită dacă la oțelurile inoxidabile cu conținutul scăzut în carbon sau prin alierea cu titan și niobiu. 2.4.3 Cerințe referitoare la caracteristicile constructive Următoarele aspecte trebuie considerate atunci când se aleg utilajele pentru industria alimentară: dimensiunea de gabarit/masa; ușurința în igienizare; mentenanța; standardizarea pieselor de schimb; calitatea materialelor din care sunt confecționate; durabilitatea; posibilitatea de automatizare. 2.4.3.1 Dimensiunea de gabarit/masa Spațiul ocupat de utilaje în unitatea de procesare și masa acestora trebuie luate în considerare când se utilează o unitate, mai ales când este vorba de o clădire pe mai multe etaje. Acești parametrii sunt importanți și atunci când se face extinderea liniei sau înlocuirea utilajelor deja existente. 2.4.3.2 Ușurința în igienizare Utilajele de producție sunt igienizate zilnic, după terminarea programului de lucru, dar și ori de câte ori se schimbă produsul care se obține. Astfel, accesul ușor și rapid la sistemele de montare și demontare, la racorduri și armături ale utilajului este extrem de important pentru

72

a limita timpii morți, dar și pentru a evita pericolul de accidentare al operatorilor. De asemenea, când se utilizează sisteme CIP, valvele și automatizarea trebuie să fie rezistente și de încredere. 2.4.3.3 Mentenanța O atenție sporită trebuie acordată pieselor care se uzează repede și ușor cum ar fi: perii, duze, ecrane, lagăre, supape de etanșare și garnituri, benzi de transport, cuțite, suprafețe în contact cu fluide sau materiale granulare. Acestea trebuie să fie ușor accesibile și ușor de verificat periodic. 2.4.3.4 Standardizarea pieselor de schimb Utilajele din industria alimentară au un număr ridicat de părți componente, astfel piese de schimb standardizate sunt un avantaj, mai ales dacă acestea sunt compatibile cu mai multe utilaje diferite. Aceasta va reduce costul cu logistica, dar și cel cu reparațiile deoarece ușurează lucrările de mentenanță și nu necesită cunoștințe specializate. 2.4.3.5 Calitatea materialelor din care sunt confecționate utilajele Calitatea materialelor din care sunt confecționate utilajele din industria alimentară trebui să fie de calitate alimentară, să nu contamineze produsul, și trebuie să fie stabil. Factorii care indică calitatea materialelor de construcție sunt: - masa specifică – un utilaj mai greu este un utilaj mai robust - calitatea prelucrării suprafețelor – uniformitatea suprafețelor, calitatea îmbinărilor - cantitatea materialelor rare/scumpe folosite (oțel inoxidabil, Teflon, izolații) - protecția împotriva coroziunii (galvanizări, lacuri și vopsele speciale) - calitatea organelor de mașini folosite (lagăre, curele de transmisie, supape de etanșare și garnituri) 2.4.3.6 Durabilitatea Utilajele trebuie să aibă durată de viață îndelungată, să fie utilizabile și robuste, mai ales când apar solicitări suplimentare datorită montării și demontării frecvente și repetate datorate igienizării, mentenanței sau a flexibilității liniei tehnologice. Robustețea este importantă mai ales în industriile puternic afectate de sezonalitate când se procesează o cantitate mare în timp scurt și se utilizează operatori neinstruiți.

73

2.4.3.7 Posibilitatea de automatizare Automatizarea se face cu succes la liniile continue de procesare cu capacitate de producție ridicată și în zonele unde există infrastructura industrială care permite aceasta. Se utilizează cu succes și în ramurile unde costurile cu resursa umana sunt ridicate sau condițiile de lucru nu sunt optime pentru operatori. Dar, automatizarea ridică costul utilajului, care este mai sofisticat, deci mai sensibil la operare și lucrările de mentenanță. Astfel, un echipament înalt automatizat necesită personal instruit și specialiști la punerea în funcțiune, calibrări, și reparații.

2.4.4 Cerințe referitoare la caracteristicile de operare Caracteristicile de operare se referă la acele proprietăți care ușurează operarea utilajelor. Următoarele ar trebui evaluate: siguranța în funcționare; ușurința în operare; siguranța în operare; aparatura de măsură și control; ergonomia; eficiența; eficacitatea; precizia și impactul asupra mediului înconjurător. 2.4.4.1 Siguranța în funcționare Materiile prime (peștele, laptele, fructele și legumele) în industria alimentară sunt perisabile, și au un timp de depozitare relativ scurt. Deci, ele trebuie procesate în cel mai scurt timp. Aceasta înseamnă că utilajele trebuie să aibă capacitate suficientă, să fie de încredere, să funcționeze cu timpi morți cât mai scurți și cu risc de avarie cât mai mic. Și echipamentele care asigură utilitățile (generatoare de aburi, de apă caldă sau echipamentele de refrigerare) trebuie să fie sigure în funcționare. Astfel, este de preferat ca utilajele cele mai importante de pe fluxul tehnologic să fie în perechi, sau stocul unității să aibă în permanență piese de schimb pentru acestea (pompe, ventilatoare, senzori). 2.4.4.2 Ușurința în operare Ușurința în operare este foarte importantă mai ales când operatorii sunt sezonieri și nu au instruirea necesară pentru a opera utilaje foarte sofisticate. 2.4.4.3 Siguranța în operare O atenție deosebită trebuie acordată siguranței în operare a utilajelor, mai ales atunci când ele au părți și organe active în mișcare (mori, mașini de mărunțit, ventilatoare, mașini de

74

modelat). Astfel, trebuie prevăzute sisteme de protecție cum ar fi: ecrane, bariere, platforme de siguranță, dispozitive ce trebuie acționate cu ambele mâini, dispozitive electronice de siguranță (ex. senzori care opresc automat utilajul când detectează că operatorul a depăși o anumită zonă de siguranță). De asemenea, trebuie prevăzute măsuri care previn incendiile, electrocutările, sau exploziile cauzate de praf. Astfel, se pot utiliza motoare electrice rezistente la explozii și la apă. Mentenanța regulată a utilajelor, mai ales a celor care lucrează în condiții ridicate de umiditate, la temperaturi și presiuni mari, și în atmosferă încărcată de praf poate asigura protecția împotriva acestora. În plus, trebuie respectate toate reglementările în vigoare în ceea ce privește protecția muncii și a normelor de prevenire și stingere a incendiilor. 2.4.4.4 Aparatura de măsură și control Utilajele funcționează în condiții optime atunci când fluxul tehnologic este controlat și monitorizat continuu. Astfel, utilajele moderne au senzori care se leagă direct la computerele de proces. În plus, au apărut deja utilaje inteligente care au senzori ce pot fi controlați de la distanță. Aceștia sunt importanți în fluxurile tehnologice industriale continue cum ar fi obținerea de uleiuri comestibile sau în morărit, sau în producția de produse alimentare speciale care impun un contact minim cu operatorul (mâncarea pentru bebeluși sau pentru persoane imunodeficiente). 2.4.4.5 Ergonomia Ergonomia vizează legătura între dimensiunile de gabarit a utilajului și dimensiunile sau capacitățile operatorului uman. În general, operarea și repararea unui utilaj trebuie să solicite cât mai puțin efort din partea personalului. Ergonomia este importantă mai ales acolo unde este necesar un operator care să supravegheze sau să lucreze permanent cum ar fi liniile de sortare manuale, punctele de control vizual sau mașinile de ambalat. 2.4.4.6 Eficiența Se referă la timpul de realizare a operației în utilaj, care trebuie să fie minim. Contactul prelungit al produsului alimentar cu aerul, temperaturile înalte, umiditatea sau, în unele cazuri cu razele soarelui, îi scad calitatea datorită dezvoltării microorganismelor (în funcție de relația timp-temperatură), oxidărilor enzimatice sau altor deprecieri. Astfel, pentru a obține un

75

produs alimentar de calitate înaltă este nevoie de utilaje eficiente, deci o ușoare supradimensionare este recomandabilă. 2.4.4.7 Eficacitatea Eficacitatea se referă la atingerea parametrilor de proces necesari asigurării calității și siguranței alimentare. Astfel, în cazul sterilizării eficacitatea vizează atingerea temperaturii de lucru în centrul geometric al produsului alimentar și menținerea acesteia pe durata specificată. 2.4.4.8 Precizia Multe tehnologii nu necesită o precizie ridicată, dar aceasta este importantă în cazul operațiilor de ambalare. Astfel, este importantă precizia de măsurare a cantităților sau a volumelor care se dozează în ambalaje, inclusiv din motive legislative deoarece gramajul, împreună cu marja de eroare, este inscripționat pe produs. 2.4.4.9 Impactul asupra mediului înconjurător Impactul utilajelor asupra mediului înconjurător este important în special din rațiuni legislative, dar și din motive de siguranță și securitate a operatorilor din unitate. Poluarea include zgomotul, mirosul, apele și aerul uzat. Astfel, la alegerea utilajelor triluiesc respectate considerentele referitoare la protecția mediului înconjurător.

2.5 Dimensionarea și costul utilajelor Așa cum s-a discutat anterior, dimensionarea utilajului din industria alimentară se bazează pe bilanțul de materiale și pe bilanțul energetic, și se realizează pornind de la schema tehnologică și de la dimensionarea preliminară. Dar, dimensionarea utilajului depinde și de planul de producție. Întotdeauna se face o supradimensionare de 10-20% pentru vârfurile de producție. După dimensionarea preliminară, se stabilesc specificațiile tehnice necesare pentru achiziționarea utilajelor. În această fază, se vor face estimări preliminare folosind indici sau alte metode empirice pentru a aproxima prețul de cost al utilajelor. 2.5.1 Analiza costului investiției inițiale Analiza costului investiției este o parte importantă a proiectării unei unități din industria alimentară. Investiția inițială de capital fix pentru utilaje și echipamente, adică

76

pentru mijloacele fixe, trebuie analizată încă din primele faze ale proiectului. Principalele categorii de cheltuieli cu mijloacele fixe sunt detaliate în Tabel nr. Error! No text of specified style in document..1, împreună cu aportul lor estimativ la investiția inițială. Tabel nr. Error! No text of specified style in document..4 Categoriile de cheltuieli cu mijloacele fixe și aportul lor la investiția inițială

Categoria de cheltuială

Proporția din investiția

cu mijloacele fixe

inițială

Costul utilajelor și echipamentelor

23%

Instalarea utilajelor și echipamentelor

12%

Costul instalațiilor

14%

Costul aparaturii de măsură și control

5%

Instalația electrică

3%

Instalarea rețelelor de utilități

15%

Construcția propriu-zisă a unității

12%

Costul proiectării

8%

Costul de contingență

8%

Sursă: Saravacos și Kostaropoulos, 2002. Trebuie ținut seama că valorile din Tabel nr. Error! No text of specified style in document..4 sunt orientative și că într-o unitate unde se procesează produse fluide (lapte, ulei,

bere, vin, etc.) costurile cu instalațiile vor fi mai ridicate comparativ cu alte ramuri care procesează produse solide. Rețele de utilități, 15% din investiția inițială, cuprind: clădirile auxiliare (5%), rețeaua de abur (4%), rețeaua de apă (3%), tratamentul deșeurilor (1%), rețeaua electrică (1%) și rețeaua de aer comprimat (1%) (Saravacos și Kostaropoulos, 2002). Costul de contingență se referă la un surplus de capital, marja de eroare, necesar în cazul apariției unor situații/cheltuieli neprevăzute. În plus, trebuie ținut seama că pentru punerea în funcțiune și operarea inițială a unității este nevoie de un capital de aproximativ 20% din investiția inițială. Investiția inițială de capital fix poate fi estimat și prin ecuații empirice care, în general, dau rezultate similare cu cele din Tabel nr. Error! No text of specified style in document..4. Capitalul fix (CF) este considerat a fi compus din: echipamente mecanice (EM), echipamente electrice (EE), construcția propriu-zisă (C) și contingența (CG) (ecuația 5) (Sinnott, 1996):

77

CF = 0,37 ∙ EM + 0,08 ∙ EE + 0,29 ∙ C + 0,26 ∙ CG (5) CF poate fi estimat și pornind de la costul utilajelor (CU) prin metoda factorială (ecuația 6): CF = fL ∙ CU (6) unde: fL = factorul Lang și este: 3,1 pentru produse solide; 4,7 pentru produse lichide și 3,6 pentru un amestec de produse solide și produse lichide Costul de operare al unității este în general aproximat la 20% din investiția inițială de capital fix. 2.5.2 Costul utilajelor din industria alimentară Cea mai bună estimare a costului cu utilajele se poate face pornind de la ofertele de preț furnizate de furnizorii/producătorii de utilaje. Dar, pentru estimările inițiale se pot folosi și metode empirice care generează rezultate acceptabile pentru această fază din procesul de proiectare. O metodă populară este folosirea graficelor Guthrie care redau costul aproximativ al utilajelor în funcție de capacitatea acestuia. Graficele Guthrie redau pe scală log-log ecuația generalizată a costului în funcție de capacitatea utilajului (ecuația 6): C = Co ∙ (Q / Qo)n (6) unde: C și Co = costul utilajelor la capacitățile Q și Qo; n = factor teoretic al capacității și ia valori cuprinse între 0,5 și 1.

Fig. Error! No text of specified style in document..6 Grafic Guthrie pentru schimbătoare de căldură multitubulare confecționate din oțel inoxidabil, la prețul de cost al anului 2000

(Saravacos și Kostaropoulos, 2002)

78

Factorul teoretic n este în mod uzual n = 2/3 (Saravacos și Kostaropoulos, 2002). În Fig. Error! No text of specified style in document..6 este redat graficul Guthrie pentru schimbătoare de căldură multitubulare confecționate din oțel inoxidabil 304, la prețul de cost al anului 2000 obținut folosind indexul M&S al prețurilor. Factorul teoretic n este în acest caz n = 0,53. De-a lungul timpului prețurile echipamentelor au crescut relativ liniar datorită creșterii inflației cu o valoare cuprinsă între: 6,5-7,5% pe an (Fig. Error! No text of specified style in document..7). Această creștere se datorează și creșterii prețului metalelor aliate, adică a creșterii prețului anumitor metale cum ar fi cromul, nichelul sau molibdenul, utilizate la obținerea oțelul inoxidabil aliat pentru industria alimentară.

Fig. Error! No text of specified style in document..7 Indexul prețurilor echipamentelor din industria chimică calculat folosind indicii M&S și CE (Saravacos și Kostaropoulos, 2002) În general, costul major al utilajelor din industria alimentară este dat de costul material/materialelor din care este confecționat. În general, costul materialelor metalice este în creștere, iar prețurile aproximative pentru acestea sunt (Saravacos și Kostaropoulos, 2002): •

430 $/t la oțelul carbon

•

2000 $/t la oțelul inoxidabil 304

•

3200 $/t la oțelul inoxidabil 316

•

1600 $/t la aluminiu Costul de construcție al utilajului depinde și de tipul de prelucrare al materialului, dacă

acesta este metal brut, sau extrudat, sau aliat, sau laminat sau tras în foi. De asemenea, precizie necesară la execuție este proporțională cu costul.

79

Prețul echipamentelor standardizate este mai mic decât al celor executate la comandă, de aceea se recomandă pe cât posibil să se aleagă utilaje standard din cataloage de produse. În plus, un utilaj tip are și piese de schimb standardizate, ceea ce implică costuri ulterioare reduse cu mentenanța și reparațiile. În figurile Fig. Error! No text of specified style in document..8 - Fig. Error! No text of specified style in document..12 sunt reprezentate diagramele cost – capacitate a tancurilor de

depozitare, a schimbătoarele de căldură cu plăci și a centrifugelor folosite în industria laptelui, a uleiului vegetal, a sucurilor și a băuturilor alcoolice obținute aplicând ecuația 6. Materialul de construcție este oțel inoxidabil, s-a folosit indexul prețurilor M&S și s-a folosit n = 2/3, cu excepția centrifugelor și omogenizatoarelor unde s-a luat n = 1.

Sursă: Saravacos și Kostaropoulos, 2002.

Sursă: Saravacos și Kostaropoulos, 2002.

Fig. Error! No text of specified style in document..8 Costul tancurilor de depozitare al produselor lichide în funcție de capacitate

Fig. Error! No text of specified style in document..9 Costul schimbătoarelor de căldură cu plăci în funcție de capacitate

3

Capacitatea, m /h

Sursă: Saravacos și Kostaropoulos, 2002.

Sursă: Saravacos și Kostaropoulos, 2002.

Fig. Error! No text of specified style in document..10 Costul pompelor centrifugale pentru transportul produselor lichide

Fig. Error! No text of specified style in document..11 Costul pompelor centrifugale cu un debit de 5 m3/h

80

Sursă: Saravacos și Kostaropoulos, 2002. Fig. Error! No text of specified style in document..12 Costul separatoarelor centrifugale cu o productivitate de 6 m3/h

81

3. ELEMENTE DE TRIBOLOGIE 3.1. UZURA ŞI FRECAREA 3.1.1. Definiţia frecării şi formele acesteia Tribologia este știința care studiază fenomenele de frecare si uzura ce însoțesc mișcările mecanice. Denumirea provine de la: (tribos = frecare) +(logos = stiinta). Importanta ei rezulta din faptul ca fenomenul de frecare afectează în mod deosebit funcționarea tuturor mașinilor şi utilajelor. Astfel statisticile arata ca prezenţa frecărilor determină anual un consum suplimentar de energie evaluat la 30-50% din energia produsa pe glob. Rezultă că reducerea frecării determină ridicarea eficienţei utilajelor, creșterea randamentului acestora şi, in același timp, o importantă economie energetică. Frecarea se definește ca un proces complex de natură moleculară - mecanică energetică, ce se desfăşoară între suprafeţele de contact, în mişcare relativă. Se poate produce în absenţa lubrifiantului sau în prezenţa parţială a acestuia. Consecinţa imediată a apariţiei fenomenului de frecare este frânarea mişcării, apariţia uzurii suprafeţelor în contact şi încălzirea lor. Acestor consecinţe li se asociază şi altele ca: vibraţii, scăderea randamentului etc. Micro şi macrogeometria suprafeţelor pieselor în contact (ondulaţiile şi rugozităţile) sunt influenţate de procesul de frecare-uzură şi acestea, la rândul lor, influenţează sensibil evoluţia acestui proces cu implicaţii defavorabile. Ţinând seama de prezenţa sau inexistenţa unei pelicule de lubrifiant între suprafeţele de contact în mişcare relativă, frecarea poate fi : uscată, limită, semilichidă şi lichidă. Frecarea în lagãre La cele mai multe lagăre, mişcarea de rotaţie este asiguratã de fusurile arborilor. Frecarea se produce între suprafaţa fusului şi a cuzinetului, aflate în contact sub presiunea exercitatã de încărcarea arborelui. Pentru ca mişcarea sã fie posibilã, diametrul fusului „d” este mai mic decât diametrul lagărului „D”, astfel încât, între fus şi cuzinet se creează un joc radial „ j”. Spaţiul dintre fus şi cuzinet se umple cu un material de ungere, numit lubrifiant. Astfel, în timpul funcţionãrii, contactul nu se mai produce între suprafeţele metalice fuscuzinet, ci prin intermediul lubrifiantului. Ca urmare, coeficientul de frecare  scade considerabil, până la 100 de ori.

82

În cazul lagărelor obişnuite se disting următoarele trei situaţii (Fig. 3.1) :  frecare uscatã, când contactul este direct între suprafeţele metalice, deci absenţa totalã a lubrifiantului;  acţiunea unor fenomene de natură fizică sau chimică, cum sînt adsorbţia.  frecare semilichidã, când contactul este parţial între suprafeţele metalice, parţial între suprafeţele metalice şi lubrifiant;  frecare lichidã (fluidã), când contactul nu are loc direct între suprafeţele metalice, iar frecarea se produce numai între straturile de lubrifiant.

Fig. 3.1. Caracterul frecării în lagărele cu alunecare

Funcţionarea cea mai avantajoasã are loc în cazul frecării lichide. În aceste condiţii pot funcţiona numai lagărele speciale, hidrostatice, la care desprinderea fusului de cuzinet se produce cu lubrifiant sub presiune, când turaţia fusului este n=0. Pornirea are loc numai după ce s-a produs desprinderea menţionatã, deci în condiţiile frecării lichide. Majoritatea lagărelor funcţionează fără presiune exterioarã şi se numesc lagăre hidrodinamice. Din momentul pornirii (n=0) până la turaţia de regim (n=n), aceste lagăre trec prin toate regimurile de frecare : uscatã (n=0), semilichidã (turaţie redusã), lichidã (turaţie de regim).

83

3.1.2. Dependenţa frecare-uzură. Tipuri de uzură Procesul de frecare între două suprafeţe în contact ce sunt în mişcare relativă are drept urmare producerea de energie (căldură) şi desprinderea de material cu modificarea dimensiunilor geometrice ale suprafeţelor (uzură). Uzura poate fi: liniară (Uh), volumetrică (Uv) sau gravimetrică (Ug). În mod corespunzător, se admite: viteza de uzură (raportarea uzurii la unitate de timp) sau intensitatea uzurii (raportarea uzurii la unitatea de lungime).

Fig. 3.2. Curbele de variaţie ale uzurii si fiabilităţii: a - dinamica procesului de uzură a două suprafeţe în contact, în mişcre relativă de alunecare; b - variaţia uzurii (u) si fiabilităţii (z).

84

În modul cel mai simplist, între frecare şi uzură, există o legătură directă şi deci prin reducerea frecării se obţine reducerea uzurii. În realitate procesul de frecare-uzură este foarte complex, datorită multitudinii şi interacţiunii în funcţionare a tuturor factorilor externi (sarcină, viteză, mediu, lubrifiant etc.) şi interni (materialul pieselor în frecare, structura, duritatea, rugozitatea, temperatura etc.), fapt ce determină caracterul statistic aleator al procesului şi, ca urmare, calculul acestuia se poate face prin metode statistice. În cazul frecării a două suprafeţe în contact ce sunt în mişcare relativă de alunecare, curba de variaţie a uzurii în timp este reprezentată în fig. 3.2. Din analiza curbei de uzură precum şi a celei de fiabilitate (deşi aceasta nu este funcţie numai de uzură) se constată că există trei zone în care uzura este totuşi fenomen predominant. Zona I de pe curba de uzură (u) corespunde perioadei de rodaj şi este caracterizată printr-o viteză de uzură mare şi variabilă.

Fig. 3.3. Uzura neregularităţilor a două suprafeţe în contact, în mişcare relativă a - contactul iniţial : b - contactul după uzura iniţială (rodaj).

După uzura iniţială, contactul între cele două suprafeţe se apropie cu distanţa (d) prin aplatizarea asperităţilor (Fig. 3.3). Perioada de rodaj de pe curba de uzură (u) corespunde cu zona de defectare timpurie de pe curba de fiabilitate (z). Zona a II-a de pe curba de uzură (u) corespunde perioadei de uzură normală (stabilă), în care procesul decurge cu o viteză de uzură constantă şi mult mai mică decât cea de rodaj. Zona a II-a este mult mai extinsă în timp decât zona I şi ea determină durabilitatea (durata de viaţă) suprafeţelor în frecare. Extinderea acestei perioade depinde foarte mult de: calitatea materialelor, duritatea suprafeţelor, regimul de lucru, lubrifianţi, exploatarea şi întreţinerea corectă, calitatea montajului şi rodajul etc. Zona a II-a de pe curba de uzură (u) corespunde perioadei de funcţionare normală sau ratei constante a căderilor accidentale pe curba de fiabilitate (2).

85

Zona a III-a de pe curba de uzură (u) corespunde perioadei de uzură catastrofală sau distructivă în care, dacă se continuă funcţionarea maşinii, această uzură creşte extrem de rapid iar maşina se deteriorează foarte grav sau chiar se distruge. Această zonă pe curba de uzură (u) corespunde cu perioada penelor de uzură pe curba de fiabilitate (z). Timpul normal de funcţionare t în limita de uzură admisă este dat de expresia : J −J min t n = max tg

în care: Jmax este jocul maxim dintre piesele conjugate, în m ; Jmin este jocul minim obţinut după rodaj, în m; tg  - intensitatea uzurii. Pentru creşterea perioadei de funcţionare normală trebuie luate măsuri în exploatare pentru micşorarea intensităţii uzurii (tg), iar la reparaţii trebuie luate măsuri care să micşoreze jocul îmbinării până la jocul minim funcţional. În vederea elaborării unor procedee de mărire a rezistenţei la uzură a diferitelor organe de maşini şi luării unor măsuri de întreţinere şi reparaţii, trebuie cunoscute mai întâi tipurile şi cauzele procesului de uzură. Factorii care influenţează caracterul şi mărimea uzurii Formele de uzură simple sau combinate arătate sînt influenţate de mai mulţi factori dintre care se menţionează: -

precizia de execuţie a pieselor;

-

caracteristicile mecanice şi tehnologice ale metalelor;

-

modul de exploatarea a utilajului tehnologic. Uzura maşinilor şi utilajelor poate fi clasificată în :

-

uzură normală de funcţionare;

-

uzură accidentală sau uzura de avarie. Se admit, ca fiind preponderente, următoarele tipuri de uzură normală : a) uzură mecanică (prin abraziune şi prin eroziune); b) uzură termică, uzură prin oxidare; c) uzură prin oboseală (de frecare, exfoliere, cavitaţie); d) uzură prin coroziune (chimică şi electrochimică). a) Uzura prin eroziune se produce prin sudarea şi ruperea pereţilor de sudură între

microzonele de contact, fiind caracterizată printr-un coeficient de frecare ridicat şi o intensitate mare a uzurii. Această uzură este influenţată şi de coeziunea moleculară, în care caz se produce transferul particulelor de material de pe o suprafaţă pe cealaltă. Forma de

86

manifestare cea mai severă a uzurii de eroziune este gripajul care se produce în general la sarcini mari şi în lipsa lubrifiantului provocată de distrugerea sau străpungerea peliculei la temperaturi locale mari. Apariţia gripajului este legată de un rodaj necorespunzător, jocuri prea mici între suprafeţe, în general superfinisate şi deci lipsite de posibilitatea creării micropungilor de ulei, de prezenţa unui lubrifiant puţin vâscos, neadecvat sau îmbătrânit, de ineficacitatea sistemului de răcire. Influenţa factorilor menţionaţi este în general cumulativă. Natura suprafeţelor în contact ce sînt în mişcare relativă (compoziţie chimică, structură, calităţile fizico-mecanice etc.) au o mare influenţă asupra uzurii de eroziune. Existenţa unor componente dure în suprafeţele active ale pieselor în contact măreşte rezistenţa la uzură. Intensitatea uzurii de eroziune creşte dacă piesele sînt confecţionate din acelaşi material. Factorii funcţionali cei mai importanţi sunt sarcina şi viteza. Contactul direct dintre suprafeţele în mişcare relativă sub sarcini ridicate determină creşterea temperaturii în zona de contact peste o limită maximă admisibilă (corespunzătoare materialelor în contact) care favorizează producerea uzurii prin eroziune cu toate consecinţele ei (deformări plastice, microjoncţiuni, smulgeri de material, topiri locale de material şi chiar gripajul). Efectele vitezei asupra uzurii de eroziune se manifestă prin modificarea regimului termic al suprafeţelor de contact în sens pozitiv sau negativ. Fără ca fenomenul să poată fi precis determinat, s-a observat că, în general, frecarea şi uzura scad cu mărirea vitezei. Sub efectul temperaturilor excesive (mediului înconjurător şi/sau a suprafeţelor în contact) materialele îşi schimbă proprietăţile în straturile superficiale ale suprafeţelor în contact (duritate, structură etc.). Temperatura ridicată poate favoriza formarea de microjoncţiuni în punctele de contact, formarea unei pelicule de oxid. Microgeometria (rugozitatea) influenţează simţitor comportarea suprafeţelor de uzură adezivă. Suprafeţele cu rugozitate ridicată au o viteză de uzură mai mare decât cele prelucrate mai fin. Alegerea rugozităţii optime în funcţie de condiţiile de funcţionare şi de posibilităţile de prelucrare a suprafeţelor duce la îmbunătăţirea simţitoare a rezistenţei de gripaj. Natura mediului lubrifiant, mai ales prin calităţile de onctuozitate şi vâscozitate, joacă un rol important în reducerea uzurii de adeziune. Onctuozitatea favorizează menţinerea filmului de ulei pe suprafeţele în contact iar vâscozitatea asigură accesul rapid al lubrifiantului la locurile de frecare. b) Uzura de abraziune este provocată de prezenţa particulelor dure între suprafeţele în contact ce sînt în mişcare relativă sau de asperităţile mai dure ale uneia din suprafeţele de contact, asperităţi care au acţiuni de aşchiere.

87

Particulele dure pot proveni ca urmare a uzurii de adeziune, desprinderii de particule din stratul mai dur (uzura de oboseală sau tratament termic aplicat necorespunzător pieselor), din produsele metalice ale uzurii de coroziune, cavitaţie; particulele dure pot proveni şi din mediul exterior etc. Acest tip de uzură se manifestă prin deformări plastice locale, zgârierea şi microaşchierea suprafeţelor în frecare. Condiţia necesară apariţiei uzurii abrazive este diferenţa de duritate; se poate produce însă şi pe o suprafaţă mai moale dacă intervine transferul de metal. Uzura abrazivă este influenţată în cea mai mare parte de natura materialelor, natura şi caracteristicile abrazivului, starea suprafeţelor, factorii funcţionali etc. Natura materialelor în contact intervine în procesul de uzură abrazivă în special prin duritatea şi plasticitatea lor. Duritatea materialului influenţează direct rezistenţa lui la acţiunea de străpungere sau de sfâşiere a abrazivului. Pătrunderea abrazivului în stratul superficial al corpurilor depinde şi de microgeometria suprafeţelor în contact. Coeficientul de frecare şi intensitatea uzurii depinde de natura şi caracteristicile abrazivului, raportul între duritatea acestuia şi cea a suprafeţelor metalice în contact, precum şi de viteza de alunecare şi de presiunea de contact. c) Uzura prin oboseală superficială apare ca urmare a acţiunii unor sarcini variabile, ciclice, pe suprafeţele de contact în mişcare relativă, însoţite de deformaţii plastice în reţeaua atomică a stratului superficial, de microfisuri, crăpături (pittingul) şi exfolieri. Uzura prin oboseală, care poate fi în formă de ciupituri, este un proces de degradare internă care apare pe suprafeţele între care există mişcare de rostogolire sau rostogoliri cu alunecare, iar contactul dintre ele este punctiform sau liniar ea de exemplu căile de rulare la lagărele de rostogolire, flancurile dinţilor roţilor dinţate, profilul camelor etc. În cazul unei rostogoliri pure se produce numai uzura prin oboseală, iar atunci când există şi alunecare se adaugă şi uzura de eroziune (contact) şi apoi prin abraziune datorită particulelor dure produse. Se consideră că acest mod de uzură este efectul simultan al mai multor factori ca: starea de tensiune variabilă a suprafeţelor în contact; presiunea de contact ridicată; smulgerile prin adeziuni locale. Ciupiturile locale şi adânciturile formate pe suprafeţele de contact pot rămâne la forma şi dimensiunile iniţiale (pitting incipient) în unele cazuri iar în alte cazuri evoluează provocând distrugerea suprafeţei (pitting distructiv). Uzura prin oboseală se poate caracteriza şi prin exfoliere şi se manifestă sub forma desprinderii unor părţi mai mici de material de pe

88

suprafeţele în contact, sub formă de solzi (uneori de proporţii catastrofale), ca urmare a oboselii substratului suprafeţelor in contact. O altă formă a uzurii prin oboseală este şi uzura de cavitaţie care se manifestă prin distrugerea mecanică, a suprafeţelor şi se produce în urma unor repetate, ridicate şi localizate implozii (spargeri ale bulelor de vapori şi gaze, efect al schimbărilor de viteză în lichid şi depăşirea locală a punctului de fierbere a acestuia) cu smulgeri de material. Acest tip de uzură se constată la rotoarele pompelor centrifuge, paletele agitatoarelor mecanice etc. c) Uzura de coroziune poate fi definită ca fiind distrugerea, într-un anumit timp, a metalelor şi a aliajelor metalice în urma unor acţiuni chimice sau/şi electrochimice ale mediilor tehnologice şi înconjurătoare sau datorită - pur şi simplu - unor dizolvări fizice. Uzura prin coroziune se produce atât în perioada de repaus (coroziune chimică), cît şi în timpul funcţionării (coroziune mecano-chimică). După mecanismul reacţiei de distrugere, uzura prin coroziune se clasifică în:  uzura prin coroziune chimică;  uzura prin coroziune electrochimică. Uzura prin coroziune chimică include acele procese în care o reacţie chimică directă are loc între metal şi mediul său, fără schimb de sarcini electrice. Cele mai întâlnite reacţii de coroziune chimică sînt cele de tipul:  metal/oxigen la temperaturi ridicate, care duc la formarea unei pelicule de oxizi, în general solide şi aderente la suprafeţele metalice;  metal/lichid. Uzura prin coroziune electrochimică include acele procese care implică un transfer de sarcină la interfaţa metal/mediu agresiv. Uzura prin coroziune atmosferică a metalelor şi aliajelor este coroziune electrochimică. Coroziunea în mediul lubrifiant este electrochimică şi este mai puternică când acesta conţine mici cantităţi de apă sau în contact cu suprafaţa metalică formează micropile electrochimice. Uzura de coroziune mecano-chimică (tribochimică) este mai interesantă din punct de vedere tehnologic, deoarece se referă la modificările oferite de suprafeţele în contact ce sînt în mişcare relativă. După natura solicitărilor mecanice poate fi de următoarele forme : o uzură de coroziune de tensionare, în care caz datorită solicitărilor mecanice statice se poate distruge stratul protector şi se produce o intensificare a efectului corosiv; o uzură de coroziune de oboseală produsă sub efectul solicitărilor variabile, la care

89

fenomenul de oboseală propriu-zis este activat de prezenţa unui anumit mediu ambiant şi nu mai există o valoare pentru rezistenţa la oboseală; o uzura de coroziune tribochimică propriu-zisă, datorată solicitărilor de frecare. o uzura de avarie sau accidentală se manifestă prin creşterea vertiginoasă a uzurii normale ca urmare a unor dereglări intervenite în timpul funcţionării maşinilor, nerespeetării regimului de exploatare sau întreţinerii şi reparaţiilor necorespunzătoare. Evoluează în două faze: deteriorarea suprafeţelor şi distrugerea organelor de maşini respective.

3.2. IMPORTANŢA LUBRIFIERII MAŞINILOR ŞI UTILAJELOR TEHNOLOGICE Prin lubrifiere se înţelege acţiunea (tehnică) de reducere a frecării şi uzurii, care apare când două corpuri solide în contact au o mişcare relativă, prin introducerea în zona de contact a unui material de ungere - numit uzual lubrifiant. Noţiunea de lubrifiere semnifică două aspecte : ▪ Aducerea lubrifiantului în zona de contact (tehnica ungerii); ▪ Modul de realizare şi de menţinere a filmului de lubrifiant portant între suprafeţele corpurilor în contact (etanşarea). Studiul fenomenelor de frecare-uzură-lubrifiere şi aplicarea acestora în practică constituie o unitate de preocupări de cea mai mare importanţă pentru menţinerea parametrilor constructivi-funcţionali ai maşinilor şi utilajelor pentru o durată de timp cât mai mare. Pentru ca ungerea să contribuie în cel mai înalt grad la întreţinerea unei maşini, a unui utilaj, este necesar să se aleagă lubrifiantul cel mai indicat, în funcţie de materialul pieselor în frecare, presiunea relativă între suprafeţele pieselor în frecare, turaţia sau viteza de alunecare, importanţa pieselor şi dispunerea acestora în construcţia maşinii, utilajului, inclusiv condiţiile de mediu în care funcţionează, acestea (temperatură, umiditatea relativă, existenţa prafului etc.). Datorită complexităţii operaţiilor de lubrifiere şi implicaţiilor asupra funcţionării normale a utilajelor, materialele de ungere au fost tipizate (standarde, norme tehnice de ramură) iar ungerile se execută după un anumit număr de ore sau conform programării (zilnic, săptămânal, lunar etc.). Pentru fiecare utilaj se întocmeşte fişa de ungere ce cuprinde o serie de date referitoare la:

90



punctele de ungere,



lubrifianţii utilizaţi,



sistemul de ungere;



periodicitatea ungerii. Trebuie avut în vedere că oricât de bine ar fi organizat procesul de ungere, el este

eficient numai în măsura în care este respectat şi acest fapt depinde de nivelul de responsabilitate a celui care realizează ungerea. O importanţă deosebită o are calitatea lubrifiantului utilizat. 3.2.1 Clasificarea lubrifianţilor Lubrifianţii pot fi clasificaţi in următoarele categorii: lichizi, solizi şi gazoşi. 1. Lubrifianţii lichizi, în această categorie sînt incluse uleiurile minerale, uleiurile sintetice, uleiurile de origine vegetală şi animală, inclusiv grăsimile animale si unsorile. Uleiurile minerale se obţin prin rafinarea fracţiunilor uleioase extrase din ţiţeiuri. Aceste uleiuri se diferenţiază între ele prin compoziţie, proprietăţi si utilizări (Anexa 2). Uleiurile sintetice sunt uleiuri de sinteză, corespunzătoare pentru un domeniu mai larg de temperaturi, şi se caracterizează printr-o dependenţă vâscozitate/temperatură mai bună precum si printr-o rezistenţă mai mare la oxidare, la descompunere termică, astfel încât se pretează, mai bine la ungerea maşinilor şi utilajelor care funcţionează în condiţii mai grele (presiune şi temperatură mai mari între suprafeţele în frecare). Astfel, de exemplu, uleiurile siliconice pot fi utilizate între (-60 şi +45) °C. Uleiurile vegetale au proprietăţi de ungere superioare uleiurilor minerale, însă prezintă dezavantajul că la temperaturi mai ridicate se descompun cu formare de acizi care provoacă coroziunea suprafeţelor metalice în frecare. În prezenţa aerului, uleiurile vegetale formează o peliculă uscată pe suprafeţele metalice care se îndepărtează cu dificultate. Uleiurile de origine animală (ulei din oase, din copite) se utilizează la ungerea mecanismelor fine. Unsorile sînt dispersii de săpunuri în uleiuri minerale sau lichide uleioase. Pentru dispersie se folosesc săpunurile de sodiu, calciu, aluminiu, bariu, litiu, plumb etc. sau săpunuri complexe ale acestor elemente (Anexa 3, Anexa 4). De remarcat că pentru îmbunătăţirea calităţii lubrifianţilor lichizi se utilizează diferiţi aditivi (pentru extremă presiune, antioxidanţi, antiuzură, antispumant etc.). În continuare, sînt prezentate principalele caracteristici ale lubrifianţilor lichizi. - Vâscozitatea dinamică (vâscozitate) este raportul dintre tensiunea tangenţială şi

91

gradientul de viteză. La presiuni mari (rulmenţi, angrenaje, came etc.) vâscozitatea este mult

dependentă

de

presiune,

fiind

un

parametru

important

al

regimului

elastohidrodinamic. Pentru regimul termo-elastohidrodinamic interesează dependența vâscozității atât de temperatura cât şi presiune (rulmenţii şi angrenajele greu încărcate şi la viteze mari). - Vâscozitalea cinematică a unui lubrifiant este raportul dintre vâscozitatea dinamică şi densitatea sa, la temperatura respectivă. - Vâscozitatea convenţională a unui lubrifiant lichid este raportul, dintre tipul de curgere a 200 cm3 apă şi respectiv a 200 cm3 de lubrifiant la temperatura t 0C din aparatul Engler. - Indicele de vâscozitate depinde de compoziţia chimică a uleiului şi reprezintă gradul de modificare a vâscozității cu temperatura. Astfel, o valoare mai mare indică o gamă largă de temperaturi pentru uleiul respectiv. - Punctul de inflamabilitate este temperatura la care uleiul încălzit în condiţii bine definite emite o unitate de vapori care se inflamează la apropierea unei flăcări (STAS 5489-80). - Punctul de congelare al unui ulei este temperatura cea mai înaltă, la care uleiul supus răcirii în condiţii diferite încetează de a mai curge (STAS 39-80). Această caracteristică are deosebită importanţă în funcţionarea utilajelor în condiţiile temperaturilor scăzute. 2. Lubrifianţi solizi. Conceptul de lubrifiant solid include atât straturile subţiri de oxid cât şi straturile de lubrifianţi solizi depuse prin metode fizice şi chimice, cu scopul de a reduce frecarea şi uzura. Principalii lubrifianţi solizi utilizaţi sunt: grafitul, bisulfurile (MoS2, TiS2, WS2); biselenurile (MoSe2, WSe2, NbSe2); sulfurile (CuS; Fe-S, PbS; nitrură de bor, oxizi (CuO, PbO) şi teflonul. Teflonul (politetrafluoretilena) este un material sintetic folosit în construcţia bucşelor subţiri de lagăre dar care, aplicat în straturi foarte subţiri pe suprafaţa fusului (ax, arbore) sau cuzinetului, poate fi considerat şi ca un lubrifiant solid. Este caracterizat printr-o frecare redusă, rezistenţă, rezistenţă înaltă la uzură şi la coroziune. Teflonul cât şi unele materiale în amestec cu teflonul îşi menţin calităţile chiar până la o temperatură de 250 ... 300°C, dacă aceasta acţionează timp scurt, dar nu suportă decât presiuni şi viteze reduse. Lubrifianţii solizi se utilizează funcţie de recomandările proiectantului de utilaj şi a specialiştilor din domeniul frecării-ungerii-uzurii. 3. Lubrifianţi gazoşi. Din categoria lubrifianţilor gazoşi cel mai utilizat este aerul.

92

Aditivi pentru uleiuri Aditivii sunt substanţe care se adaugă uleiurilor pentru a le îmbunătăţi calitatea sau a le crea noi proprietăţi. Aditivii pentru uleiuri se grupează după proprietatea pe care o îmbunătăţesc sau fenomenul nedorit pe care îl reduc. Aditivii antioxidanţi frânează procesul de oxidare prin întrerupere reacţiilor chimice şi prin acoperirea suprafeţelor metalice cu o peliculă izolatoare. Aditivii pentru îmbunătăţirea vâscozităţii. Uleiurile cu punct de congelare coborât, folosit la motoarele care lucrează la temperaturi joase, având o vâscozitate prea mică la temperaturi ridicate. Aceşti aditivi elimină acest neajuns şi asigură menţinerea vâscozităţii normale, atât la temperaturi joase cât şi la temperaturi ridicate. Aditivii anticongelanţi coboară punctul de congelare prin frânarea procesului de solidificare a unor componenţi ai uleiului. Aceştia acţionează numai asupra uleiurilor cu vâscozitate mică, folosite, în general iarna. Aditivii detergenţi împiedică formarea şi menţinerea depunerilor pe piesele motorului. Acţiunea lor se exercită prin frânarea proceselor care produc substanţe străine şi prin transformarea acestora în produse ce nu se pot fixa pe piese. Aditivii polifuncţionali îmbunătăţesc deodată mai multe proprietăţi ale uleiului şi sunt formaţi din amestecuri de aditivi din grupele cunoscute sau din compuşi organici cu acţiune complexă. 3.2.2. Alegerea lubrifianţilor Prin alegerea corectă a lubrifiantului se urmăreşte, în principal, ca acesta să aibă vâscozitatea cinematică necesară conform condiţiilor cele mai severe de funcţionare a utilajului (presiune, temperatură), stabilitate în timp, protecţie împotriva coroziunii. Factorul principal ce caracterizează funcţionarea unui cuplu de frecare lubrifiat este regimul de frecare, care determina alegerea lubrifiantului şi durabilitatea în timp a ungerii. Cu timpul, se ajunge la îmbătrânirea lubrifianţilor, care se manifestă şi prin înrăutăţirea proprietăţilor funcţionale ale acestora. Această îmbătrânire apare în urma acţiunii repetate a tensiunilor de forfecare a lubrifiantului în reductoare, la trecerea prin fante subţiri etc. Un ulei uzat are proprietăţi modificate faţă de cel iniţial. Pentru determinarea momentului de înlocuire a lubrifiantului se execută analize de laborator, în urma cărora se fac recomandări privind periodicitatea înlocuirilor.

93

La rodaj se recomandă un ulei mai puţin vâscos, de preferinţă aditivat (cu aditivi de extremă presiune, antioxidanţi, antispumanţi). După rodaj, acesta se schimbă cu ulei corespunzător, prevăzut în documentaţiile tehnice ce însoţesc utilajul. Alegerea lubrifianţilor pentru un anumit utilaj, indiferent de tipul lubrifiantului, se face după câteva criterii de bază (Anexa 5): Turaţia: la turaţii mari se aleg uleiuri cu vâscozitate mică, deoarece din cauza vitezei mari de alunecare a suprafeţelor frecarea devine mare. Se consideră viteze mici de alunecare cele având v 4m/s. Temperatura: la temperaturi mari se aleg uleiuri cu vâscozitatea mare. Presiunea de contact: la presiuni de contact mari se aleg uleiuri cu vâscozitate mare, pentru ca stratul de lubrifiant să fie cît mai rezistent. Starea de uzură a maşinii: atunci când maşina se află în stare de uzură înaintată, se aleg uleiuri de calitate inferioară, deoarece uleiurile superioare, parafinoase, nu pot opri o uzură avansată şi au şi cost ridicat. În general, atunci când se urmăreşte stabilirea unui lubrifiant corespunzător unui utilaj, se introduce în locul de ungere un ulei cu viscozitate mare şi, după 4 - 5 ore de funcţionare, se măsoară temperatura; se schimbă uleiul cu altul a cărui vâscozitate este mai mică şi după acelaşi număr de ore de funcţionare se măsoară din nou temperatura. Lubrifiantul care a dat temperatura cea mai scăzută este cel optim. Alegerea uleiurilor este în mod normal indicată în cartea tehnică a maşinii, iar înlocuirea lor cu altele nu se poate face decât cu respectarea criteriilor menţionate anterior. Ţinând seama de literatura tehnică de specialitate rezultă că unele uleiuri specifice anumitor organe de maşini pot fi utilizate şi în alte situaţii. Spre exemplu, uleiurile hidraulice aditivate pentru presiuni extreme (H-EP STAS 12023-82) se folosesc şi la unele angrenaje, variatoare de turaţie, cuplaje hidraulice etc. Uleiurile pentru cilindri (C, STAS 385-70) în afară de ungerea cilindrilor, sertarelor, presganiturilor etc., pot fi utilizate şi la ungerea angrenajelor şi a altor mecanisme cu viteze mici, temperaturi ridicate şi sarcini mari (după prescripţii). De asemenea, uleiurile neaditivate pentru compresoare (K, STAS 1195-84) şi cele aditivate pentru compresoare (KA, STAS 11089-78 şi STAS 11035-78) pot fi utilizate şi la ungerea anumitor angrenaje, lagăre, ghidaje cu solicitări reduse. Pentru lagăre sunt recomandate diferite uleiuri minerale, având ca document de calitate caiete de sarcini (CS).

94

Pentru lagărele cu alunecare, la articulaţiile ce funcţionează cu viteze v > 2,5 m/s se recomandă : -

pentru condiţii normale de presiune şi temperatură, unsorile consistente de uz general U80 Ca 0, U 85 Ca 3, U 100 Ca 4, STAS 562-86. Se folosesc şi pentru ungerea lagărelor cu rulmenţi încărcate cu sarcini mici şi mijlocii până la turaţia de 1500 rot/min. Aceste unsori au o pronunţata rezistenţă la apă;

-

pentru condiţii de presiuni înalte şi oxidare, unsori consistente pe bază de litiu-calciuplumb STAS 9874-85. Se folosesc şi pentru ungerea lagărelor cu rulmenţi. Lagărele cu alunecare şi lagărele cu rulmenţi ce funcţionează la viteze v > 2.5 m/s se

ung atât cu unsori consistente cât şi cu uleiuri minerale după cum urmează : -

pentru ungerea lagărelor cu alunecare şi rulmenţilor pe intervale de 3 - 6 luni la turaţii de ~ 3000 rot/min se utilizează unsorile consistente aditivate antioxidant, pe bază de litiu-calciu STAS 8789-83;

-

pentru ungerea rulmenţilor cât şi a lagărelor cu alunecare se folosesc unsori pe bază de săpunuri de sodiu şi calciu Eul 100, Eul 145, Eul 135 STAS 1008-84. 3.2.3. Organizarea ungerii în cadrul întreţinerii funcţionale Principalul factor cu repercusiuni însemnate asupra lubrifierii utilajelor îl constituie

organizarea ungerii acestora. Lubrifierea corespunzătoare îmbunătăţeşte funcţionarea utilajelor prin creşterea durabilităţii acestora şi reducerea consumurilor de piese de schimb, manoperă, energie, lubrifianţi. Lipsurile ivite în acest domeniu pot avea urmări nedorite, cu implicaţii serioase în desfăşurarea normală a procesului de producţie. Degradarea prematură a lubrifiantului, utilizarea unui alt tip sau sort de lubrifiant în locul celui prescris, contaminarea lubrifiantului, depăşirea perioadei de schimb stabilite etc., conduc la scoaterea prematură din uz a maşinii sau utilajului cu implicaţiile ce le comportă acest lucru în procesul de producţie. Pentru maşinile si utilajele complexe, cu multe puncte de ungere, la care comanda se face centralizat, de un operator (maşini de umplut, închis şi etichetat cutii), lubrifierea trebuie realizată de către personal specializat sau de către personalul de întreţinere şi reparaţie. Deci, o exploatare eficientă şi raţională a utilajelor trebuie să se bazeze pe existenţa unei perfecte organizării a ungerii. Prin aceasta, beneficiarul maşinilor şi utilajelor trebuie să stabilească cu precizie problemele cu care se confruntă: cheltuielile anuale pentru asigurarea lubrifierii; cerinţele de calitate pentru lubrifianţi pe baza rezultatelor obţinute prin experimen-

95

tări; experimentarea de noi lubrifianţi, în scopul alegerii unor soluţii care să conducă la mărirea duratei de utilizare şi la reducerea consumului de energie prin micşorarea uzurii, respectiv a frecării. Organizarea ungerii cuprinde două aspecte: •

organizarea locului de depozitare a lubrifianţilor;

•

colectarea celor uzaţi la nivelul întreprinderii, secţiilor, atelierelor etc.

Lubrifianţii se păstrează în depozitul central al întreprinderii sau în magaziile secţiilor de producţie numai pentru nevoile secţiei respective. Magazia de lubrifianţi se organizează, întrun loc izolat şi la distanţă de instalaţii care produc scântei sau emană căldură. Toate sortimentele de lubrifianţi se depozitează separat de combustibili. Butoaiele, bidoanele şi vasele destinate lubrifianţilor se fixează pe postamente şi vor fi bine închise iar sub ele trebuie să fie instalate tăvi sau vase pentru colectarea lubrifianţilor care se preling sau se varsă. Lubrifianţii vor fi depozitaţi separat pe sortimente şi mărci, conform etichetei furnizorului. Lubrifianţii nu vor fi depozitaţi, cu orice fel de ambalaj, sub cerul liber şi expuşi la razele solare. Materialele de şters se păstrează în lăzi metalice cu capace. La locul de depozitare a lubrifianţilor vor fi afişate pancarde cu inscripţia ,,Pericol de foc”, „Fumatul strict interzis” etc. Manipularea şi transportul lubrifianţilor se va face în găleţi cu capac sau bidoane confecţionate din tablă zincată. Umplerea cu ulei a acestora se face printr-o sită cu filtru sau numai eu sită. Magaziile pentru depozitarea şi distribuirea lubrifianţilor trebuiesc prevăzute cu: o garnitură de scule de lăcătușerie, cu chei, cleşte, ciocane etc. care servesc pentru demontarea diferitelor sisteme de ungere în vederea curăţirii şi spălării lor; pompă manuală pentru transvazarea uleiului; diferite seringi pentru umplerea şi completarea sistemelor de ungere; bidoane şi căldări cu capac; rezervoare pentru colectarea lubrifianţilor uzaţi: lopăţică pentru unsoare; cană pentru uns manual; tăvi de diferite capacităţi pentru colectarea, scurgerilor etc. Elaborarea instrucţiunilor generale pentru executarea şi controlul ungerii. Responsabilul cu lubrifierea are următoarele atribuţii: elaborarea nomenclatorului punctelor de lubrifiere pe maşină, utilaje sau instalaţii; elaborarea nomenclatorului pentru uleiuri şi unsori consistente, nomenclator ce trebuie să cuprindă: denumirea maşinii sau

96

utilajului, numărul punctelor de ungere şi tipul lubrifiantului utilizat, capacitatea băilor si rezervoarelor; necesarul de completat cu lubrifiant; procentul de recuperare; controlul calitativ înainte de schimbare; modalităţi de execuţia ungerii etc.; planificarea aprovizionării cu lubrifianţi (cantitativă şi sortimentală); analize de laborator periodice pentru stabilirea calităţii lubrifianţilor din exploatare şi stabilirea perioadei optime de schimbare; stabilirea graficelor de ungere. Personalul însărcinat cu ungerea are următoarele sarcini: asigurarea lubrifianţilor, lichidelor de spălare şi materialelor de curăţat pentru executarea ungerii; ungerea locurilor prevăzute conform fişei de ungere (este interzisă înlocuirea arbitrară a lubrifianţilor); menţinerea nivelului de ulei în băi şi rezervoare; completarea cu unsoare a instalaţiilor de ungere centrală, instalaţiilor individuale, gresoarelor; înlocuirea uleiurilor uzate; menţinerea în stare de funcţionare a echipamentelor de lubrifiere; completarea punctelor de ungere cu unsoare consistentă; curăţirea periodică a rezervoarelor de lubrifianţi; colectarea şi predarea uleiurilor uzate; evidenţa etanşărilor necorespunzătoare şi repararea acestora; să nu tolereze scăpări de lubrifiant la punctele de ungere; controlează şi organizează ungerea utilajelor sau instalaţiilor care au fost în reparaţie; ţine în perfectă ordine locul de muncă şi inventarul respectiv; supraveghează în mod permanent funcţionarea sistemelor de ungere în conformitate cu notiţa tehnică a acestora; să respecte instrucţiunile privind tehnica securităţii şi protecţiei muncii.

3.3. SISTEME DE UNGERE 3.3.1. Sisteme de ungere cu unsoare consistentă

De

obicei

unsoarea

consistentă este utilizată în cazul turaţiilor reduse.

Fig. 3.4. Ungător cu bilă

Pentru ungerea locală, un tip de ungător mult utilizat este ungătorul cu bilă, care conform STAS 1116-78 poate fi (Fig. 3.4): ▪ cu cap sferic şi filet conic, tip UA (a);

97

▪ cu cap plat şi filet cilindric, tip UB (b); ▪ cu cap plat şi fixat prin presare, tip UC (c). Orificiul de alimentare al acestor ungătoare este închis printr-o bilă presată de un arc; unsoarea este introdusă cu presa de mână. Ungătorul poate fi montat şi în poziţie înclinată. În fig. 3.5. este prezentat ungătorul cu pâlnie (STAS 748-79), cu arc, dacă temperatura nu este prea mare şi fără arc, în care caz unsoarea este presată prin înşurubarea capacului. Acest tip nu asigură însă o continuitate a ungerii. Pentru ungerea fusului unei osii, un astfel de ungător poate fi montat direct în capul osiei, prevăzută cu canal de ungere.

Fig. 3.5. Ungător cu pâlnie cu arc

Pentru

lagărele

a

Fig. 3.6. Ungător cu rezervor

căror

temperatură se menţine în limite reduse, sau pentru o funcţionare intermitentă, se poate utiliza şi ungătorul cu rezervor propriu - fig. 3.6 (introducerea unsorii direct în capacul lagărului). Utilizând piston,

acţionat

un

sistem

manual

cu sau

mecanic, se poate asigura o ungere centrală cu unsoare a mai multor puncte

având

posibilitatea Fig. 3.7. Pompe de ungere manuale

asigurării cantităţii necesare de

lubrifiant; poate fi adoptat la diferite acţionări prevăzute la maşini şi vehicule când se dispune de instalaţii de vacuum, aer sub presiune, posibilitatea de acţionare mecanică.

98

Pentru introducerea unsorii consistente prin intermediul ungătoarelor cu bilă se folosesc pompe de ungere manuale. După modul de acţionare a dispozitivului de presiune, pompele de ungere manuală sunt: o tip PA - pompe de ungere manuale cu pârghie (Fig. 3.7.a); o tip PB - pompe de ungere manuale cu tub telescopic (Fig. 3.7.b); o tip PC - pompe de ungere manuale cu mâner; o tip PD - pompe de ungere manuale cu dop de autoabsorţie. 3.3.2. Sisteme de ungere cu ulei În cazul ungerii cu ulei, cele mai simple sisteme sînt ungătoarele cu presiune naturală fără exces de ulei; au avantajul alimentării cu cantităţi mici de ulei proaspăt şi dezavantajul pierderilor continue, suferind curăţenia. Ungătorul cu fitil cu cap metalic este prezentat în fig. 3.8.; are dezavantajul că funcţionează şi când stă maşina. Ungătorul prin picurare cu ac (fig. 3.9.) elimină acest dezavantaj. Poziţia acului se poate regla cu ajutorul unui dispozitiv montat pe capac. Ungerea prin picurare se indică pentru maşinile cu opriri dese şi presiuni reduse în lagăre.

Fig. 3.8. Ungător prin picurare cu fitil

Fig. 3.9. Ungător prin picurare cu ac

Ungerea cu presiune naturală şi exces de ulei este soluţionată prin mai multe sisteme şi dă rezultate bune în diferite cazuri.

99

Fig. 3.9.1. Ungerea cu fitil dintr-un rezervor central a mai multor posturi

Uneori un rezervor central poate asigura ungerea simultană a mai multor locuri de ungere, fiecare fitil având canal vertical propriu pentru picurarea uleiului absorbit şi un racord individual de legătură cu tubul de conducere a uleiului (fig. 3.9.1.) Ungerea cu inel (fig. 3.10) constituie una din aceste soluţii, fiind foarte răspândită. Cuzinetul, întrerupt pe porţiunea B şi cu teşituri conform schiţei, permite înclinarea inelului şi rotirea acestuia (antrenarea prin frecare de către fus); uleiul, antrenat de inel, este preluat apoi de fus în zona portantă. Inelul se poate executa din oţel, alamă, zinc.

Fig. 3.10. Ungător cu inel de ungere

La lagărele mai lungi se pot prevedea două inele; dacă viteza este mai mică de 0,5 m/s, uleiul nu mai poate fi antrenat; la viteze prea mari (30 - 35 m/s) inelul începe să împroaşte uleiul; la temperaturi joase, viscozitatea creşte şi reţine inelul.

100

Ungerea prin barbotaj (fig. 3.10.1) se asigură şi în cazul pătrunderii în baia de ulei a capului de bielă sau a unei porţiuni a manivelei.

Fig. 3.10.1. Ungerea prin barbotaj

În cazul reductoarelor de turaţie, acelaşi rol de împroşcare a uleiului îl poate îndeplini una dintre roţile dinţate mari sau o roată dinţată prevăzută în plus, în acest scop. Roţile care pătrund în ulei (cu înălţimea h a dinţilor) preiau uleiul, ungând angrenajul atât direct, cât şi indirect, prin negura (ceaţa) de ulei creată; aceasta unge şi lagărele.

3.3.3. Sisteme de ungere automate Aceste sisteme prezintă o mai mare siguranţă în exploatare şi totodată asigură economie de lubrifiant. Dintre sistemele centralizate de presiune joasă (presiuni de alimentare de 0,1-0,5 MPa) se prezintă în fig. 3.11.a. un sistem la care lubrifiantul este pus în mişcare datorită forţelor de gravitaţie, fiind utilizat pentru lagăre ce necesită debite reduse şi regimuri de lucru uşoare. Uleiul este depozitat în rezervorul 1 - denivelat faţă de punctele de alimentare. Printr-o pompă de recirculare 2, comandată electric, uleiul care a trecut prin conductele 3 şi lagărele 4 este readus din rezervorul 5.

101

Fig. 3.11. Sistem automat de ungere de joasă presiune

Sistem automat de ungere într-un singur punct, acționat cu gaz Sistemele sunt furnizate gata de utilizare direct din cutie și umplute cu o gamă largă de lubrifianți SKF de înaltă performanță. Activarea și setarea timpului fără instrumente permite ajustarea ușoară și precisă a debitului de ungere. Avantaje: ▪ Rata de dozare flexibilă de la 1 la 12 luni; ▪ Oprire sau reglare, dacă este necesar; ▪ Recipientul de lubrifiant este transparent ceea ce permite vizualizarea cantității de lubrifiant consumate; ▪ Dimensiune compactă ce permite instalarea în zone mai greu accesibile; ▪ Se poate utiliza pentru lubrifianţi vâscoși (vaseline) și uleiuri de lanț; Domenii de utilizare:  Aplicare lubrifianţi în locuri mai greu accesibile și periculoase;  Lubrifierea carcaselor de rulmenți;  La motoare electrice;  La ventilatoare și pompe;  La transportoare de diverse tipuri;  La elevatoare, lanțuri (ulei) Elementele componente ale sistemului automat de ungere acționat pe gaz se prezintă în figura 3.12 (a,b). 102

Fig. 3.12 Sistem automat de ungere acționat pe gaz. Elemente componente: 1 – cadran de reglare (permite reglarea uşoară şi precisă a debitului); 2 – piston cu formă special pentru golirea optima a lubrifiantului; 3 – lubrifiant; 4 – filet pentru montarea sistemului în zona de ungere; 5 – carcasă transparentă pentru lubrifiant; 6 – pastilă cu gaz; 7 – capac de protecţie;

Sistemele de presiune înaltă sunt prevăzute cu mecanisme dozatoare, acţionate de lubrifiantul sub presiune. Pot alimenta cu siguranţă mare o gamă variată de puncte (până la câteva mii prin instalaţii complexe), permiţând totodată însemnate economii. În funcţie de plasarea dispozitivelor de dozare, aceste sisteme pot fi construite: în paralel sau serie, cu linie simplă sau dublă. Elementele de dozare pot fi: cu arc, cu piston etc. Utilizarea arcurilor elicoidale simplifică construcţia; trebuie avut în vedere însă posibilitatea de blocare. Sistemele de ungere cu lubrifiant pulverizat sînt utilizate din ce în ce mai mult, fie în instalaţii izolate, fie centralizate. Acestea asigură totodată răcirea. Particulele de lubrifiant având diametre mai mici de 2 m pot fi transportate prin conducte (sute de metri), fără pericol de condensare în picături. Dispozitivele adecvate pulverizării propriu-zise se construiesc funcţie de maşinile respective (lagăre cu bile sau role de alunecare, angrenaje, ghidaje etc.). Pentru uleiuri vâscoase se utilizează şi aer încălzit la 150°C, temperatura amestecului la intrare scăzând la oprire (30°C). În general, consumul economic de lubrifiant trebuie să fie de

103

0,5 g pe oră şi lagăr-centimetru. De exemplu, pentru rulmenţi, această unitate corespunde unui centimetru din diametru pentru fiecare rând de role sau bile. Pentru lagăre de alunecare se împarte la 4 proiecţia suprafeţei de contact a lagărului (DB), iar pentru ghidaje, se împarte prin 20. În fig. 3.13 se prezintă un sistem de ungere cu lubrifiant pulverizat.

Fig. 3.13. Sistem automat de ungere de înaltă presiune 1 - conductă de aer comprimat; 2 - filtru; 3 - distribuitor ; 4 - regulator de presiune ; 5 - întrerupător; 6 - sistem de încălzire pentru aer; 7 - pulverizator; 8 - indicator de nivel; 9 - termostat pentru rezervor; 10 - conducta pentru amestecul lubrefiant-aer; 11 - lagăre cu alunecare; 12 - lagăre cu rostogolire; 13 - angrenaje; 14 - transmisie cu lanţ; 15 - ghidaje; 16 - dispozitivul distribuitor-condensator; 17 - alte locuri de utilizare a lubrifiantului.

3.4. SISTEME DE ETANŞARE Etanșările sunt organe de mașini folosite pentru asigurarea etanșeității asamblărilor fixe sau mobile sau a subansamblelor mașinilor si utilajelor, în vederea funcționarii acestora în condiții optime. Scopurile urmărite prin etanșare sunt: închiderea ermetică a unui spațiu conținând un mediu sub presiune; separarea unor spatii aflate sub presiuni diferite; protecția

104

unor spatii conținând lubrifianți împotriva scurgerii acestora şi/sau împotriva pătrunderii unor corpuri străine din exterior. În funcție de tipul de aplicație, etanșările trebuie să aibă anumite proprietăți care, de multe ori sunt complementare, alteori fiind contradictorii. Etanșeitatea este principala proprietate necesară pentru evitarea: •

pierderilor din mediul etanșat (pierderi care implică de multe ori modificări de presiune şi temperatură);

•

amestecului de medii diferite;

•

pătrunderii corpurilor străine, în vederea reducerii uzurii.

În general, pierderea etanșării duce la pierderi accentuate ale fluidului etanșat şi/sau pătrunderea impurităților în mediul etanșat. Rezultatele acestui fenomen sunt scurgeri de fluid, distrugerea etanșării, uzura accentuată, toate acestea cu influente negative asupra funcționarii instalației şi a mediului ambiant. Etanșările se folosesc: în construcția recipientelor, la sistemele hidraulice si pneumatice de comandă şi acționare ale mașinilor; în cadrul transmisiilor mecanice, la etanșarea lagărelor cu rulmenți si cu alunecare. O clasificare a etanșărilor, având în vedere particularitățile funcționale si constructive ale acestora, este prezentată în figura 3.14.

Fig. 3.14 Clasificarea etanșărilor 3.4.1. Alegerea etanșărilor Alegerea tipului constructiv de etanșare este un proces complex, dificil. Principalul factor care influențează alegerea este caracterul mișcării relative a pieselor ansamblului. Trebuie considerate proprietățile generale ale etanșărilor, enumerate anterior, dar şi cele specifice instalatei pe care ele funcționează.

105

În cazul etanșărilor organelor de mașini cu mișcare relativa este foarte importantă limitarea sau eliminarea completă a scurgerilor mediului etanșat prin jocurile pieselor aflate în mișcare relativă. Tot la aceste etanșări apare problema micșorării frecării şi a urmărilor acesteia (căldura, putere pierdută). Etanșările fără contact nu ridica problema frecării, eficienţa lor nu depinde semnificativ de variația temperaturii si a vitezei, scurgerile fiind limitate, dar, în anumite cazuri, acestea nu sunt neglijabile. Condițiile de funcționare ale instalației si cunoașterea lor influențează alegerea tipului de etanșare. Anumiți parametri pot fi cunoscuți cu precizie: sarcina, viteza, caracteristicile mediului etanșat. Tabelul 6.1

Alți parametri pot fi calculați: deformațiile pieselor, jocurile dintre piese. Acești parametri pot sa varieze în timpul funcționarii. La alegerea tipului de etanșare trebuie considerate si influentele altor factori: tipul lubrifiantului, gradul de impuritate admisibil pentru buna funcționare a sistemului, limitările de gabarit si temperatură, spațiul destinat etanșării. În tabelul 6.1 şi în Anexa 1 se prezinta câteva indicații generale pentru alegerea tipului de etanșare. 3.4.2. Etanșări fixe cu contact

106

Etanșările fixe cu contact se utilizează în aplicațiile în care piesele nu au mișcare relativă. Există două mari categorii de astfel de etanșări: etanșări cu contact direct (fără garnitura) şi etanșări cu garnitură. 3.4.2.1 Etanșări cu contact direct Etanșarea fără element intermediar este o soluție des întâlnita în construcția de mașini. Ea se realizeze prin presarea (uneori până în domeniul plastic) reciprocă a doua suprafețe aparținând pieselor de etanșare. Printre avantaje se pot menționa: etanșare bună concomitent cu centrarea pieselor, simplitate constructivă, montare şi demontare ușoară, nu exista pericolul distrugerii bruște a garniturii. Dezavantajele sunt: forţe mari de montaj, execuție pretențioasa a suprafețelor de contact şi, în unele cazuri, etanșarea se distruge la demontare. Deoarece etanșarea se realizează prin contactul direct al pieselor asamblate, suprafețele ce vin în contact trebuind prelucrate foarte fin. Contactul are loc după o suprafață plană sau conică sau poate fi contact liniar (fig.3.15). În figura 3.16 se prezintă 2 exemple de etanșări pe suprafețe conice.

Fig. 3.15 Suprafață plană şi conică de contact conice

Fig. 3.16 Etanșare pe suprafețe

3.4.2.2. Etanșări cu garnitură Etanșarea cu garnitură este, probabil, cel mai des întâlnit tip de etanșare. Avantajele sunt deosebite: suprafețe de contact plane cu rugozitate obișnuită, montare şi demontare ușoară, garniturile deteriorate se înlocuiesc rapid. Etanşări cu garnitură plată Garniturile se montează liber între suprafețele etanșate (fig.3.17, a) – în cazul presiunilor mici ale fluidului etanșat sau a lipsei presiunii – sau în canale (fig.3.17, b) – în cazul presiunilor mari, când apare pericolul expulzării garniturii. În cazul rulmenților, aceste etanșări se întâlnesc la asamblarea dintre capacele de rulment si carcasă (fig.3.17, c). Materialele pentru garnituri pot fi materiale elastice (cauciuc, aluminiu, cupru, otel etc.) sau materiale care se deformează plastic (pluta etc.).

107

Fig. 3. 17 Etanșări cu garnitură plată (Cristea, 1973)

Etanșări cu garnituri profilate. Se pot executa din materiale moi sau dure, alegerea materialului făcându-se ținând seama de natura fluidului etanșat, de presiunea si temperatura de lucru a acestuia şi de durabilitatea necesară. Garniturile profilate din materiale moi asigura etanșarea prin deformare elastica si se executa sub forma de șnururi de secțiuni diferite (fig.3.18), care se montează în canale cu adâncimi mai mici decât dimensiunea garniturii pe direcția de strângere, dar cu lățimi mai mari, pentru a asigura spațiul necesar deformării garniturii.

Fig. 3.18 Garnituri profilate cu secțiuni diferite

Fig. 3.19 Garnituri de tip inel O (a) montate în locaşuri dreptunghiulare (b) (Cristea, 1973)

Cele cu profil deschis se folosesc ca etanșări de protecție (etanșarea geamurilor la autovehicule).

108

Mult folosite sunt inelele O (fig.3.19, a), montate în locașuri de formă dreptunghiulară (fig.3.19, b). În figura 3.20.a se prezintă un exemplu de montare în canal dreptunghiular iar in figura 3.20.b este un exemplu de montare a inelului O în locasuri cu secțiune triunghiulară.

Fig. 3.20 Montare garnitură tip inel O în locaş dreptunghiular (a) sau locaş triunghiular (b) Garniturile profilate din materiale dure asigura etanșarea prin deformarea elastoplastica a materialului garniturii şi se folosesc la etanșarea suprafețelor în cazul funcționarii la presiuni si temperaturi mari sau în cazul unor medii speciale. În fig.3.21 este prezentată asamblarea dintre doua flanșe, la care etanșarea se realizează cu garnitură metalică profilată.

Fig. 3.21 Asamblare flanșe cu garnitură metalică profilată (Cristea, 1973)

109

3.4.3. Etanşări mobile radiale Realizează etanșarea la nivelul suprafeței de contact dintre arbore sau alezaj şi elementul elastic al etanșării. Etanșări cu inele O Etanșările cu inele O se folosesc în instalațiile hidraulice şi pneumatice. Avantajele acestor etanșări sunt: simplitatea constructivă, volumul redus al etanșării, montarea, demontarea şi întreținerea usoară, funcționare sigură, etanșare în ambele sensuri, execuție pentru o mare gamă de dimensiuni, preț redus. Principalul dezavantaj este dat de faptul că nu se poate realiza o etanșare completă. În acest caz trebuie evaluate pierderile admisibile de fluid. În figura 3.22 este prezentat schematic modul de etanșare a inelului O. Inelul este montat în locaș cu o strângere inițiala (figura 3.22.a), care generează presiunea de strângere pa. La apariția fluidului sub presiune (figura 3.22.b), inelul se deformează elastic până la pătrunderea în interstițiu. Totodată, inelul se opune deformării, astfel ca la creșterea presiunii fluidului, inelul realizează o presiune mai mare asupra suprafețelor pieselor de etanșare.

Fig. 3.22 Inel O montat în locaș cu strângere inițială În figura 3.23 sunt prezentate trei tipuri de montaj ale inelelor O: tip alezaj (figura 3.23.a), tip arbore (figura 3.23.b), pe colt (figura 3.23.c). Inelele O si locașurile pentru inele O sunt standardizate în funcție de tipul de montaj, diametrul de montaj şi presiunea fluidului care trebuie etanșat.

110

Fig. 3.23 Tipuri de montaj ale inelelor O. Tip alezaj (a), tip arbore (b), pe colt (c)

Capacitatea de etanșare a inelelor O este influențata de următoarele: ▪ mărimea interstițiului trebuie sa fie cât mai mică, pentru a compensa tendința de extrudare a inelului; ▪ duritatea inelului trebuie mărită, odată cu creșterea presiunii; ▪ inelul nu trebuie deteriorat la montare, cel mai mic defect putând duce la pierderea etanșării; ▪ locașul inelului trebuie mărit, dacă se prevede o umflare a inelului în contact cu fluidul etanșat; ▪ sistemul de prindere al capacului nu trebuie să permită refularea inelului, datorită elasticității șuruburilor de prindere; în acest sens montajul de colţ (figura 3.23.c) nu este recomandabil. Etanșări cu presetupă Aceste etanșări realizează închiderea interstițiului dintre piese prin deformarea elastică sau plastică a unei garnituri. Garniturile se execută din materiale moi, din materiale mixte sau din materiale rigide. Etanșarea este realizata prin acțiunea unei forţe exterioare care acționează într-un ansamblu denumit etanșare cu presetupă sau etanșare cu presgarnitură. Garniturile din materiale moi se realizează din cânepa, bumbac, in, azbest, pâslă, piele, cauciuc. Ele se prezinta sub forma de șnur de secțiune pătrată, dreptunghiulară sau rotundă, obținut prin răsucirea sau împletirea fibrelor sau din țesături împăturite. Garniturile mixte sunt obținute din material moale cu inserție metalica sub formă de sârmă, lamele, inele sau folii înfășurate.

111

În figura 3.24 sunt prezentate doua tipuri de etanșări cu presetupă. În figura 3.24.a etanșarea este realizată cu o singura garnitură, în figura 3.24.b etanșarea realizându-se cu mai multe garnituri profilate. Etanșarea se realizează prin comprimarea garniturii din exterior, la strângerea șuruburilor. Forța de compresiune necesara nu se poate determina decât experimental.

Fig. 3.24 Etanșări cu presetupă Pentru proiectarea acestei etanșări se pot folosi elementele geometrice indicate în figura 3.25.

Fig. 3.25 Elemente pentru proiectarea unei etanşări cu presetupă

Etanșări prin garnituri manșetă Garniturile manșetă realizează etanșarea datorita forței provenite de la fluidul etanșat, dar şi datorită unei prestrângeri realizate la montaj. Acest proces se numește auto-etanșare.

112

Din punct de vedere al procesului de etanșare, elementul caracteristic al manșetelor este buza de etanșare. La mișcarea de translație a elementului mobil într-un mediu cu presiune, buza de etanșare are un dublu rol: de „răzuire” a fluidului şi de creare a unui interstițiu convergent între ea şi elementul mobil. Acest interstițiu, plin cu fluid, creează efectul hidrodinamic necesar funcționarii corecte a etanșării. La mișcarea în sens invers are loc un fenomen similar, dar cu o grosime mai mica a filmului fluid, diferența celor doua grosimi dând în final pierderile de fluid. Buza de etanșare, plasată la interior trebuie să aibă diametrul mai mic sau, respectiv, mai mare decât al elementului mobil. Buza de etanșare trebuie executată cu precizie ridicată, trebuie să fie netedă şi să fie lucioasă. De asemenea, suprafața piesei mobile trebuie sa aibă abateri geometrice reduse si rugozități mici: Ra < 0,4. În practica exista mai multe tipuri de manșete. În figura 3.26 sunt prezentate garnituri manșete cu profil V, pentru presiune redusă (figura 3.26.a) si pentru presiune ridicată (figura 3.26.b). Manșetele de acest tip se folosesc în baterii de minimum trei, asamblate cu inel de presare si inel de reazem. În figura 3.27 sunt prezentate garnituri manșeta cu profil U, pentru presiune ridicată (figura 3.27.a) şi pentru presiune redusă (figura 3.27.b).

Fig. 3.26 Garnituri manșete cu profil V

Fig. 3.27 Garnituri manșete cu profil U

Etanșări cu segmenți metalici Segmenții metalici asigură etanșarea între piston şi cilindru la

motoare termice,

precum şi la alte mașini care funcționează cu alte medii: apa, vapori, ulei, aer, gaze etc.

113

În timpul funcționarii, segmentul exercita o presiune pe suprafața cilindrului. Aceasta presiune poate fi realizată prin elasticitatea proprie a segmentului, datorită unui alt element elastic sau chiar prin acțiunea fluidului sub presiune. Există deci, segmenți cu arcuire proprie, segmenți cu arcuire suplimentară şi segmenți cu arcuire exterioară. După construcție, segmenții pot fi simpli sau combinați din mai multe bucăți. Segmenții îndeplinesc şi rolul de repartiție a lubrifiantului în cilindru, de reglare a debitului de lubrifiant. Din acest punct de vedere se deosebesc segmenți de compresiune şi segmenți de ungere. După forma fantei se deosebesc segmenți cu fantă simplă dreapta (figura 3.28.a) sau oblică (figura 3.28.b,c), cu acoperire dreaptă (figura 3.28.d), cu acoperire oarecare (figura 3.28.e,f,g), cu eclisă (figura 3.28.h). Datorită inaccesibilității în timpul funcționarii, segmenții nu pot fi supravegheați în mod direct. Etanșările cu segmenți nu asigură o etanșeitate perfectă; debitul de pierderi trebuie redus până la o valoare limită care, însă, trebuie sa asigure ungerea corespunzătoare. Fig. 3.28 Segmenți metalici Segmenții se execută din fontă cenușie (Fc 200, Fc 250) uneori fontă cu adaos de siliciu. La instalații pneumatice se folosesc segmenții din bronz. Calculul segmenților presupune verificarea de rezistentă atât la montaj cât si în timpul funcționarii. 3.4.4. Etanșări de protecție 3.4.4.1. Etanșări cu inele de pâslă Etanșările cu inele de pâslă sunt cele mai simple etanșări. În general, inelele de pâslă sunt folosite la etanșarea capetelor de arbori.

114

Pâsla are mai multe proprietăți: capilaritate (poate absorbi un volum de fluid de până la 25 % din propriul volum); este un material filtrant, putând retine impurități de până la 0,7 µm; este un material neabraziv cu condiția ca arborele sa aibă o duritate superficiala mare. Condițiile admisibile de funcționare ale etanșărilor cu inele de pâslă (din care rezultă si dezavantajele lor) sunt prezentate succint în tabelul 3.2 în care d este diametrul arborelui, în mm; n este turația arborelui, în rot/min; Ra este rugozitatea arborelui. Tabelul 3.2 Condițiile admisibile de funcționare ale etanșărilor cu inele de pâslă

În figura 3.29 sunt prezentate trei tipuri de etanșări cu inele de pâslă. Montarea inelelor în capace dintr-o bucată (figura 3.29.a) este dificilă, neajuns îndepărtat în cazul montării cu capac suplimentar (figura 3.29.b, c). Inelele de pâslă şi locașurile lor sunt standardizate. Inelele se pot obține prin decupare din plăci sau din șnur cu capetele tăiate la 30°.

Fig. 3.29 Etanșări cu inele de pâslă. a – în capac, dintr-o bucată; b, c – cu capac suplimentar;

115

Inelele, de secțiune dreptunghiulară (fig.3.30, a), se montează cu strângere, într-un canal cu secțiune trapezoidala (fig.3.30, b), după montare inelul luând forma canalului (3.31, c).

Fig. 3.30 Inel de pâslă şi locaș dreptunghiular

Fig. 3.31 Inel de pâslă montat în capac

Etanșări cu garnitura manșetă de rotație Etanșările cu garnitura manșetă de rotație se folosesc în condiții de etanșare mai severe, la viteze periferice până la 10m/s, temperaturi de funcționare cuprinse între -30oC si 2000C şi diferențe de presiuni sub 0,05 MPa.

Fig. 3.32 Etanşări cu garnitură manşetă de rotaţie

116

Ele se execută în forma A si forma B – cu buza suplimentara pentru reținerea prafului (fig.3.32, a si, respectiv, b). Diferența dintre diametrul arborelui şi cel al buzei de etanșare face ca în stare montată buza de etanșare sa exercite o anumita apăsare pe suprafața de contact cu arborele, iar pentru menținerea acestei apăsări, în jurul buzei de etanșare se montează un arc elicoidal. Există o mare diversitate de forme constructive de manșete de rotație (fig. 3.33), atât pentru etanșări de tip arbore cât şi pentru etanșări de tip alezaj, cele cu etanșare în ambele sensuri şi cele cu buza auxiliară antigraf recomandându-se numai când mediul de lucru impune neapărat folosirea lor, din cauza forțelor de frecare mari.

Fig. 3.33 Variante constructive de etanșări cu garnitura manșeta de rotație Manșetele de rotație sunt confecționate din cauciuc sintetic şi se recomandă atât în cazul ungerii cu ulei cât şi cu unsoare consistentă, suprafața fusului arborelui trebuind să fie prelucrată fin şi sa aibă o duritate minima de 45 HRC. În fig.3.34 se prezintă exemple de folosire a manșetelor de rotație împotriva pătrunderii impurităților din exterior (fig.3.34, a), respectiv a scurgerii lubrifiantului din lagăr (fig.3.34, b).

117

Fig. 3.34 Exemple de utilizare etanșări cu garnitură manșetă de rotație 3.4.5. Etanşări fără contact Etanșările fără contact se folosesc în cazurile în care trebuie să se evite contactul dintre piesele care trebuie etanșate. Lipsa contactului duce la apariția unui interstițiu prin care se va scurge un debit de fluid. Pentru micșorarea acestui debit se folosesc două metode, adeseori combinate: micșorarea interstițiului şi adoptarea unui canal cu o formă potrivită măririi rezistenței la înaintare a fluidului. Lipsa contactului direct duce la eliminarea frecării, a uzurii si a necesitații lubrifierii etanșării. Ca urmare, se evită toate fenomenele negative ale etanșărilor mobile cu contact: frecarea, uzura, griparea, supraîncălzirea şi deformarea suprafețelor de contact, în cazul vitezelor mari etc. Dezavantajul major al etanșărilor fără contact este dat de execuția extrem de pretențioasa pentru obținerea jocurilor mici si/sau a canalelor specifice. Aceasta execuție duce la creșterea prețului acestor etanșări. Proprietățile etanșărilor fără contact fac ca ele să fie utilizate în construcția de turbomaşini (turbine cu abur, turbine cu gaz, turbosuflante, turbocompresoare, pompe, ventilatoare), compresoare cu piston, tehnică nucleară, construcții aerospațiale. Etanșarea simplă cu fantă (fig.3.35 a) se recomandă în cazul ungerii cu unsoare consistentă. Eficacitatea etanșării creşte cu lungimea fantei, rugozitatea fantei alegându-se mai mare de 12,5 µm.

118

Etanșarea simplă cu fantă şi canale circulare (fig.3.35 b) realizează o creștere a eficacității etanșării, datorită canalelor circulare.

Fig. 3.35 Etanșare simplă cu fantă (a) şi etanșare cu fantă şi canale (b) (Cristea, 1973) Etanșarea cu fantă şi canale elicoidale (fig.3.36) se recomandă în cazul ungerii cu ulei. Sensul canalelor elicoidale se alege astfel încât lubrifiantul care ajunge în dreptul canalelor să fie dirijat spre interiorul lagărului. Canalele pot fi realizate în interiorul capacului (fig.3.36, a) sau pe arbore (fig.3.36, b).

Fig. 3.36 Etanșare simplă cu fantă şi canale în interiorul capacului (a) sau pe arbore (b) Etanșările simple cu fante sau cu fante si canale circulare se recomandă în cazul unor medii curate si uscate. Etanșările cu labirint se folosesc la

funcționarea

în

medii

impure.

Etanșarea se realizează prin intermediul unui spațiu sub forma de labirint, creat Fig. 3.37 Etanșare cu labirint (Cristea, 1973) 119

între piesele rotitoare si cele fixe,

labirintul fiind format dintr-o serie de strangulări, urmate de spatii care se lărgesc brusc (fig.3.37). Etanșarea se datorește faptului că viteza fluidului se micșorează prin turbioanele care se creează în spațiul lărgit, ce urmează după strangulare, astfel că în dreptul strangulării următoare viteza lubrifiantului este mult mai mică. Cu cât numărul strangulărilor şi spatiilor lărgite este mai mare, cu atât eficacitatea etanșării creste. Pentru a împiedica pătrunderea impurităților din exterior, în labirint se introduce unsoare consistenta, rugozitatea suprafețelor labirintului trebuind sa fie mai mare de 12,5 µm, pentru a se asigura menținerea unsorii. Etanșările cu labirint pot fi: cu labirinţ axiali (fig.3.37), dispuși paralel cu axa arborelui, folosiți atât la carcasele cu plan de separație cât şi la cele fără plan de separație; cu labirinţ radiali, dispuși perpendicular pe axa arborelui, folosiți numai în cazul carcaselor cu plan de separație. 3.4.6. ETANSARI COMBINATE Sunt combinații de etanșări cu contact şi/sau fără contact, folosite atunci când se urmărește creșterea eficacității etanșării sau realizarea unei bune etanșări în ambele sensuri. În fig.3.38 este prezentată o etanșare

combinată,

compusă

dintr-o

etanșare simplă cu fantă şi canale circulare şi o etanșare cu labirint axial. Etanșarea cu fantă şi canale circulare împiedica scurgerea lubrifiantului din lagăr, iar etanșarea cu labirint

axial

împiedică

pătrunderea

impurităților în lagăr; se recomandă pentru

Fig. 3.38 Etanșare combinată (Cristea, 1973)

lagăre care funcționează la viteze şi/sau temperaturi mari, în medii impure.

120

4. ORGANE PENTRU CIRCULAŢIA, CONTROLUL, VEHICULAREA ŞI REŢINEREA FLUIDELOR 4.1. CONDUCTE Pentru realizarea fluxului tehnologic într-o secţie de producţie, se prevăd conducte şi canale ce leagă între ele diferitele aparate sau utilaje. Fluidele circulă prin aceste conducte în anumite condiţii de presiune, temperatură, concentraţie, în funcţie de procesul tehnologic stabilit. În conductă, întreaga secţiune este umplută cu fluidul transportat, în timp ce la canale numai o parte din secţiunea lor este ocupată la trecerea fluidului. Deoarece gazele sunt fluide expandabile, vor fi transportate numai prin conducte. Lichidele având volum propriu pot fi transportate atât prin conducte cât şi prin canale. 4.1.1 Definire. Mărimi caracteristice. Clasificare Conducta poate fi considerata ca un ansamblu de părţi componente, care, formând un traseu bine determinat, separă un spaţiu prin care circulă fluide (gaze, lichide, amestecuri de gaze sau lichide cu particule solide). Părţile componente ale unei conducte, care asigură funcţionarea dorită, sunt: tubulatura (elementul principal care delimitează spaţiul de circulaţie) constituită din ţevi, tuburi, piese fasonate pentru legături sau schimbări de direcţie, compensatoare de dilatare susţinute cu piese de sprijin (suporţi) armăturile de închidere, reglare sau măsură, intercalate între elementele de mai înainte. Datorită multitudinii condiţiilor de lucru şi a destinaţiilor, în alcătuirea conductelor există o gamă foarte mare de forme constructive şi de materiale utilizate. În continuare se vor trata elementele cele mai frecvent întâlnite, respectiv cele cu profil rotund folosite în instalaţiile industriale. Mărimile caracteristice ale conductelor sunt: Diametrul nominal Dn, care este un număr convenţional, fără dimensiuni, servind pentru indicarea univocă a mărimii conductelor; astfel, valoarea numerică Dn reprezintă, cu

121

aproximaţie, dimensiunea în milimetri (sau în ţoli), a diametrului interior efectiv al elementului de conductă (STAS 2099 - 79). Presiunea nominală pn, care este o presiune convenţională şi reprezintă presiunea maximă a fluidului vehiculat, cu o temperatură de +20°C la care poate fi folosit în cursul duratei de exploatare elementul de conductă dintr-un anumit material. Presiunea nominală împreună cu diametrul nominal constituie criteriile primare pentru clasificarea, proiectarea şi alegerea elementelor de conductă. Şirul de presiuni nominale este următorul: 1; 2,5 ; (4); 6 ; 10; 16 ; 25 ; 40 ; 100 ; 160 ; (200); 250 ; 320 ; 400 ; (500); 640 ; (800); 1000 j 1600; 2500; 4000; 6400 (în bar). Presiunea de lucru maximă admisibilă pl, pentru un element de conductă (dintr-un anumit material), de o anumită presiune nominală, este presiunea maximă la care poate funcţiona pe timp nelimitat la temperatura dată. Presiunea de încercare (probă) pp poate fi: presiunea de încercare de rezistenţă, care este presiunea la care se face încercarea hidraulică la temperatura ambiantă, cu apă, sau cu un alt lichid, pentru verificarea rezistenţei şi etanşeităţii elementului de conductă (obişnuit 1,5 pn), şi presiunea de încercare de etanşeitate, care este presiunea la care se face verificarea etanşeităţii elementului de conductă şi, în special, a organului de închidere a armăturilor (obişnuit pn), la temperatura ambiantă şi mai rar de lucru. Clasificarea conductelor Clasificarea conductelor poate fi făcută după mai multe criterii, dintre care, cele mai importante sunt: ▪ destinaţia: conducte industriale (tehnologice), tehnico-sanitare (încălziri-ventilaţie, apăcanal etc.), ale sistemelor de automatizare, alimentare cu apă, canalizare, termoficare; ▪ parametrii şi proprietăţile fizico-chimice ale fluidului transportat: presiune, temperatură, starea de agregare, agresivitate chimică, toxicitate, inflamabilitate; ▪ parametrii constructivi ai tubulaturii: forma secţiunii transversale, asamblare etc.; ▪ natura materialului de bază al conductei : metalice, nemetalice; ▪ locul de montaj : aeriene, în clădiri cu medii diverse, în subsol, în apă.

Materiale În construcţia elementelor de conductă se foloseşte o mare diversitate de materiale determinată de: ▪ parametrii de funcţionare - presiune, temperatură;

122

▪ proprietăţile fizico-chimice ale mediului transportat - agresivitate chimică, inflamabilitate, pericol de explozie, compoziţie şi ale mediului exterior conductei; ▪ parametrii de stare ai fluidului transportat; ▪ proprietăţile materialului de execuţie - rezistenţă mecanică şi chimică la temperatura şi presiunea de funcţionare, stabilitate termică şi chimică etc.; ▪ posibilităţile tehnologice de execuţie şi montaj ; ▪ costuri. Materialele metalice deţin ponderea cea mai mare fiind folosite atât ca metale tehnice pure (Cu, Al, Pb etc.), căt şi ca aliaje (oţeluri, bronzuri, alame etc.). Oţelurile carbon sau aliate sînt folosite pentru executarea ţevilor, tuburilor, pieselor de legătură, armăturilor, garniturilor, pieselor de reazem etc., având cea mai mare pondere de utilizare. Fontele cenuşii, maleabile, aliate etc. sînt folosite în execuţia armăturilor, tuburilor, pieselor fasonate. Cuprul, aluminiul, plumbul, atât ca metale tehnice pure, căt şi aliajele acestora, sunt utilizate pentru execuţia ţevilor, armăturilor şi a pieselor de etanşare, ghidare. Materialele nemetalice anorganice sunt folosite îndeosebi în componenţa instalaţiilor de canalizare şi a unor instalaţii tehnologice cu fluide puternic corosive. Se utilizează astfel diverse roci naturale (granit, tufuri vulcanice, diatomită, azbest), betoane şi mortare antiacide, bazalt artificial, gresie antiacidă, porţelan, sticlă. Materialele nemetalice organice, datorită proprietăţilor lor şi în special a stabilităţii chimice şi a greutăţii, au o largă utilizare la execuţia ţevilor, pieselor de legătură aferente, a armăturilor, garniturilor etc., sau pentru căptuşirea elementelor din alte materiale (oţel, fontă etc.). Dintre acestea se menţionează policlorura de vinil (PVC), polietilena de înaltă sau joasă presiune, politetrafluoretilena (teflon), cauciucurile ş.a.

4.1.2. Tubulatura. Elementele componente Tubulaturile care au lungimea mult mai mare în comparaţie cu dimensiunile secţiunii se numesc în mod obişnuit ţevi. Ţevile sînt de o mare varietate, clasificarea făcându-se în funcţie de materiale (oţeluri carbon, oţeluri aliate, metale neferoase, mase plastice, ceramice), modul de obţinere (laminate la cald sau la rece, sudate longitudinal sau elicoidal), destinaţie (de uz general, pentru cazane

123

etc.), precizie etc. În standarde şi normele de produs sînt indicate toate condiţiile constructive, de probă şi admisibilitate. Ţevile şi tuburile din fontă, cu îmbinare prin mufe sau flanşe, sînt destinate pentru conducte cu presiuni până la 1-1,6 MPa (10-16 bar), în special in instalaţiile de apă sau pentru instalaţii sanitare (canalizări). Piesele de legătură servesc la îmbinarea elementelor conductei şi pot fi: flanşe, mufe, fitinguri filetate sau pentru sudură, separate sau în corp comun cu ţeava, executate din acelaşi material sau diferite. Flanşele asigură un montaj mai uşor şi siguranţă în funcţionare. Sunt utilizate exclusiv la îmbinarea tronsoanelor intermediare ale conductelor (Fig. 4.1). Cele mai utilizate sunt flanşele plate cu forma circulara, pătrata sau eliptica (Fig 4.2). Flanşele cu prag şi canal circular se utilizează la îmbinarea ţevilor cu regim de presiune ridicată. Îmbinarea cu flanşe libere (fig. 4.3.e) presupune răsfrângerea capetelor ţevilor şi se aplică în special conductelor de cupru, alama sau aluminiu.

Fig. 4.1. Asamblare cu flanşe

După modul de asamblare cu piesele care se îmbină: •

flanşe care fac corp comun cu piesele care se asamblează (Fig. 4.3.a). Se obţin prin turnare odată cu piesa;

•

flanşe individuale, realizate prin turnare, forjare sau strunjire. Acestea se asamblează cu piesele prin sudură (Fig. 4.3.b), prin filet (Fig. 4.3.c şi d) sau prin răsfrângerea marginii conductei (Fig. 4.3.e);

124

Fig. 4.2. Forme uzuale de flanşe

Fig. 4.3. Moduri de îmbinare a ţevilor cu flanşa

Pentru asamblarea nedemontabila (fig. 4.4) a conductelor se poate realiza sudarea cap la cap, lipirea (pentru ţevi din cupru sau plumb), asamblarea cu mufă dintr-o bucată cu corpul. Mufa este zona de creştere a diametrului conductei, în care se presează şnur de cânepă impregnat cu gudron (smoală), fire de azbest acoperit cu plumb topit etc. (fig. 4.5).

Fig. 4.4. Asamblări nedemontabile a ţevilor

125

Fig. 4.5. Asamblarea cu mufă dintr-o bucată cu corpul

În figura 4.6 sunt prezentate piese de legătură cu mufe (a – cot la 900; b – racord T; c – reducţie).

Fig. 4.6. Tipuri constructive de mufe

Piesele pentru schimbările de direcţie sunt: coturi - figura 4.7.b. - (cu R < 1,5 Dn) şi curbe (cu R>3 Dn), unde R este raza de îndoire. Acestea se obţin prin forjare, îndoire la cald sau la rece sau din segmenţi sudaţi. Prin îndoire apare o aplatisare a formei circulare, fapt de care, uneori, trebuie să se ţină seama în calculul tensiunilor din porţiunea curbă.

Fig. 4.7. Elemente pentru schimbarea şi ramificarea curgerii.

126

Ramificaţiile conductelor se execută prin legătură directă sau prin piese fasonate figura 4.7.c şi d - (teuri, cruci), iar schimbările de secţiune se obţin prin forjare sau sudare. Piesele de rezemare servesc la sprijinirea elementelor de conducte şi pot fi: reazeme mobile (fig. 4.8), care permit deplasarea conductei sub acţiunea dilatărilor; reazeme fixe — constituind puncte de fixare. Piesele de rezemare se proiectează în funcţie de locul de amplasare, dimensiunile conductei, tipul dorit de distribuire a sarcinilor pe reazeme etc. În cazul reazemelor mobile trebuie să se ţină seama că acestea introduc în conductă forţe axiale datorate frecărilor.

Fig. 4.8. Elemente pentru rezemare

Calculul distanţelor dintre două reazeme consecutive se face considerând conducta ca o grindă continuă: l=

12  W   a , q

[m]

unde: l este distanţa dintre două reazeme; ▪ W - modulul de rezistenţă al secţiunii conductei, în m3; ▪ q - sarcina liniară pe conductă (greutate proprie, fluid şi izolaţie etc.), în N/m2;

127

▪ σa - tensiunea admisibilă la încovoiere în Pa (se recomandă totuşi să se adopte 50% din valoarea tensiunii admisibile pentru a ţine seama de influenţele celorlalte sarcini din conductă). Ţinând seama de săgeata la mijlocul distanţei dintre reazeme, pentru a asigura panta de scurgere, denivelarea dintre două reazeme vecine trebuie să fie: h 

q l4 , 19,2  E  I

[m]

unde E este modulul de elasticitate longitudinal, [Pa] iar I este momentul de inerţie al secţiunii conductei, [m4]. Un defect major îl reprezintă dilatarea conductelor datorită variaţiilor de temperatură. În cazul montării rigide la capetele conductelor, dilatarea sau comprimarea are efecte distructive. Soluţia adoptată sunt compensatoarele de dilatare. Compensatoarele de dilatare sunt elemente flexibile care au rolul de a prelua dilataţia, respectiv comprimarea conductei şi de a o înmagazina în propria lor deformaţie (Fig. 4.9).

Fig. 4.9. Forme constructive de compensatoare de dilatare

Fig. 4.10. Elementele geometrice ale unei conducte calde cu compensator U

Dilatarea conductei de transport depinde de următorii factori:

128

▪ diferenţa de temperatură a peretelui conductei în timpul fincţionării şi în perioada de montaj; ▪ coeficientul de dilatare termică a materialului conductei ▪ distanţa dintre reazemele fixe pe axul conductei Reazemele fixe R1 şi R2

(fig. 4.10) împiedică dilatarea şi crează

în pereţii

conductelor tensiuni (eforturi unitare) care se pot determina cu relaţia:

 = E  = E 

l FR = l A

[N/mm2]

,

unde: -

σ este tensiunea datorată dilatării termice, N/ mm2;

-

E este modulul de elasticitate longitudinal, N/ mm2;

-

l este lungimea conductei, mm;

-

l = l    t este dilatarea termică a conductei, mm;

-

Δt este diferenţa de temperatură, 0C;

-

este coeficient de dilatare termică a materialului;

-

FR este reacţiunea în reazemul fix datorită dilatării termice, N;

-

A este aria secţiunii transversale a conductei, mm2; Calculul compensatorului în formă de U se face cu ajutorul relaţiei:

FR =

EI l  2 , 6 10 H  C

[N]

unde: -

FR este reacţiunea în reazeme, N;

-

I este momentul de inerţie al secţiunii, mm4;

-

E este modulul de elasticitate longitudinal, N/ mm2;

-

l =   t ( 2  L1 + L2 + 4 B ) şi este dilatarea termică a conductei cu elementele din fig.

4.10; -

H este înălţimea compensatorului, m;

-

C este mărime ajutătoare conform STAS 4377-55;

-

B este lăţimea compensatorului, m.

4.1.3. Calculul mecanic al conductelor

129

În calculele necesare pentru un sistem ele conducte se pot considera următoarele aspecte: calculul grosimii pereţilor elementelor componente şi, respectiv, determinarea tensiunilor datorită efectelor diverselor sarcini; analiza flexibilităţii conductelor, prin flexibilitate înţelegându-se capacitatea de a prelua, prin deformare elastică, deplasările proprii şi a echipamentelor la care sînt conectate fără să se producă deteriorări în elementele conductei sau echipamente, analiza flexibilităţii făcându-se pe baza tensiunilor admisibile. Datele principale necesare efectuării calculului mecanic al conductelor sunt: parametrii fluidului transportat (presiune, temperatură); cerinţele tehnologice privind funcţionalitatea sistemului; condiţiile de funcţionare a conductei (regim mecanic şi termic, coroziune, vibraţii); caracteristicile materialului, inclusiv comportarea sub acţiunea sarcinilor şi în timp. Tensiunile care apar în conducte sînt determinate de: presiune (interioară sau exterioară); sarcina masică (datorată greutăţii proprii, izolaţiei, mediului de lucru sau de probă); sarcinile datorită temperaturii (din dilataţii sau contracţii, împiedicate sau limitate, gradientului de temperatură în pereţi etc.); deplasarea suporţilor; mediul ambiant (zăpadă, vânt); efectele dinamice ale echipamentelor sau vehiculării fluidului (vibraţii, forţe de reacţie etc.). În efectuarea calculelor se consideră presiunea de calcul pc, care se ia egală cu presiunea maximă de lucru (luând în considerare creşterile posibile funcţie de regimul de funcţionare a unor echipamente ca a pompelor), influenţa presiunii hidrostatice (la conductele de lichide) şi temperatura de calcul a peretelui elementelor de conductă, care se admite egală cu temperatura maximă a fluidului vehiculat. Calculul diametrului conductelor de secţiune circulară

d=

4Q ,  v

m

unde: -

Q este debitul, m3/s;

-

v este viteza fluidului, m/s;

Diametrul standardizat d s = d + 2 , m

130

unde: -

 este grosimea peretelui ţevii, care se stabileşte în funcţie de diametrul calculat (d), de presiunea de lucru şi de rezistenţa la coroziune a materialului conductei faţă de mediul de lucru. Grosimea peretelui ţevii Calculul grosimii pereţilor elementelor tubulaturii se efectuează funcţie de categorie:

cu pereţi subţiri (U < 1,1) sau cu pereţi groşi (U > 1,1), unde U = de/di, unde de, di reprezintă diametrul exterior, respectiv, interior al ţevii. Grosimea peretelui  = 0 + c, unde 0 este grosimea de calcul, iar c - adaosul pentru coroziune, eroziune, compensarea toleranţelor de fabricaţie sau subţierea la îndoire.

Pierderile de presiune Pierderile de presiune totale pe conducte sunt date de suma dintre pierderile liniare şi pierderile locale de presiune: p = p1 + p 2

unde: -

Δp1 reprezintă pierderile liniare datorate frecării de pereţii conductelor;

-

Δp2 reprezintă pierderile locale datorate trecerii lichidului prin coturi, variaţii de secţiune, armături;

1.Calculul pierderilor de presiune prin frecare

p1 =  

L v2  , di 2

unde: -

ρ este densitatea fluidului, kg/m3;

-

λ este

-

L este lungimea conductei, m;

-

di este diametrul interior real, m;

131

[N/m2]

2.Calculul pierderilor de presiune datorate rezistenţelor locale a) în funcţie de căderea de presiune ∆p care apare pe rezistenta respectiva:

p2 =  

v2   , 2

[N/m2]

unde:  este coeficient de rezistenţă locală; b) în funcţie de energia cinetică, cu relaţia lui Wiessbach:

hloc =  

v2 2g

Tabelul 4.1 Valori ale coeficientului de rezistenţă locală (Banu, 1998)

Valorile vitezei de curgere v sunt caracteristice fiecărui fluid şi trebuie corelate cu pierderile de presiune: ▪ pentru apă, max. 3 m/s; ▪ pentru abur în instalaţiile interioare, 15-30 m/s; ▪ pentru abur în instalaţiile magistrale cu debit mare, 60 m/s; ▪ aer comprimat, 10-30 m/s.

132

4.2. ELEMENTE PENTRU COMANDA ŞI REGLAREA CIRCULAŢIEI FLUIDELOR Armăturile sunt organe ce se montează pe traseul conductelor, pe recipiente, rezervoare, instalaţii, maşini în scopul de a comanda, controla, dirija şi regla circulaţia fluidelor. Organele folosite pentru închiderea sau cele pentru reglarea circulaţiei fluidelor sunt armături normale. Armăturile speciale cuprind aparate pentru presiune, debit, supape de siguranţă etc. Condiţii impuse armaturilor: -

rezistenţă mecanică adecvată a elementelor componente ;

-

rezistenţă la coroziune ;

-

rezistenţă la temperatura de lucru ;

-

asigurarea unei bune etanşeităţi ;

-

rezistenţă hidraulică mică ;

-

operaţiile de montaj, întreţinere şi înlocuire a elementelor componente să fie simple. Clasificarea armăturilor este prezentată în tabelul 4.2. Tabelul 4.2. Clasificarea armăturilor După modul de

După rolul lor

După felul organului de închidere

acţionare Manual

Pentru închidere

Cu ventil

Mecanic

Pentru distribuţie

Cu sertar

Hidraulic

Pentru siguranţă

Cu valvă

Pneumatic

Pentru semnalizare

Cu cep

Electric

Cu membrană 4.2.1. Organe de închidere

Partea cea mai importantă a armăturii, care îi determină funcţionalitatea şi forma şi în final îi dă şi denumirea, este organului de închidere (reglare), denumit şi obturator, care poate fi de tip ventil, sertar, clapetă - valvă, clapetă fluture, cep şi sertar de distribuţie (fig. 4.11)

133

Fig. 4.11. Tipuri de organe de închidere a - ventil; b - sertar; c - clapetă; d - valvă; e - clapetă fluture; f - cep; g - sertar de distribuţie;

Fig. 4.12. Obturatoare tip ventil a - etanşare plană; b - etanşare conică; c - etanşare pe suprafaţă sferică; d - cu reglare de presiune la începutul deschiderii.

134

Obturatoarele au diverse forme constructive care să asigure etanşeitatea şi funcţionalitatea armăturii. În figura 4.12 sunt prezentate câteva tipuri de obturatoare de tip ventil pentru: a - etanşare plană; b - etanşare conică; c - etanşare pe suprafaţă sferică; d - cu reglare de presiune la începutul deschiderii. 4.2.2. Tipuri constructive de armături

Robinetele cu ventil (fig. 4.12) sunt armături la care deplasarea organului mobil de etanşare se face în direcţia în care curentul de lichid trece prin orificiu: se folosesc atât la închiderea completă, cât şi la reglarea debitului. Acţionarea robinetului se face prin roata de manevră

1

care

prin

intermediul

tijei 2

îndepărtează sau apropie ventilul (discul) 3 de scaunul 4 al robinetului. Fig. 4.12. Robinet cu ventil 1 - roată manevră; 2 - tijă; 3- ventil; 4 - scaunul ventil ului; 5 - capac; 6 - corp; 7 - garnituri; 8 - piuliţe; 9 - bucşă;

Fig. 4.12. Robinet cu ventil tip 2 în secţiune şi reprezentare axonometrică 1 - taler; 2 - tijă; 3 - capacul robinetului; 4 - roata de mână; 5 - piuliţa; 6 - corpul robinetului.

135

Robinetele cu sertar (fig. 4.13), numite şi vane, reglează debitul de lichid cu ajutorul unui sertar (disc) cu feţe paralele (registru) sau cu feţe uşor înclinate (pană), care se deplasează perpendicular pe direcţia de curgere a lichidului. Pentru ridicare şi coborâre se foloseşte tija ascendentă cu filet la capătul de sus, sertarul fiind montat articulat la capătul de jos al tijei sau, în cazul armăturilor cu dimensiuni mari, tija este neascendentă; în acest caz, tija rămâne pe loc şi se ridică sertarul prin piuliţa înşurubată în tijă. Avantajele principale ale robinetelor cu sertar sunt: construcţie simplă şi robustă; supraveghere simplă în exploatare; rezistenţă hidraulică mică faţă de alte tipuri de robinete; posibilitatea de a fi folosite la curgere în ambele sensuri. Dezavantajele acestor robinete sunt: prelucrarea şi reparaţia suprafeţelor de etanşare (duble ca număr) sunt greoaie; frecarea de alunecare între scaun şi sertar favorizează uzura rapidă şi griparea acestor suprafeţe; necesită înălţime mare pentru ridicarea tijei şi a roţii de manevră.

Fig. 4.13. Robinet cu sertar a - cu sertar pană; b - cu sertar tip disc; 1 - corp; 2 - capac; 3 - roată de manevră; 4 - tijă; 5 - sertar; 6 - etanşare; 7 - garnituri.

Robinetele cu cep (fig. 4.14) sunt armături de construcţie simplă, robuste, sigure în exploatare şi uşor de întreţinut. Prezintă şi avantajul că permit ungerea suprafeţelor de etanşare. Închiderea şi deschiderea robinetului se fac prin rotirea unui cep tronconic într-un lăcaş prelucrat în corpul robinetului şi aşezat perpendicular pe axa conductei. În funcţie de poziţia pe care o are orificiul faţă de axa conductei, variază şi debitul de lichid.

136

Se întrebuinţează pentru lichide şi gaze cu presiuni până la 6 daN/cm2 şi la temperaturi sub 100°C. Nu sunt potrivite pentru abur şi lichide cu temperaturi ridicate, deoarece cepul se poate înţepeni prin strâmbare. Se pot construi robinete cu cep pentru un singur sens (fig. 4.14.a), două sensuri, două sau trei căi de curgere (fig. 4.14. b). Cepul poate avea formă tronconică (fig. 4.14.a), sau sferică (fig. 4.14.b).

Fig. 4.14. Robinet cep a - cu cep tronconic pentru o singură direcţie de curgere a fluidului; b - cu cep de formă sferică pentru schimbarea direcţiei de curgere a fluidului.

Fig. 4.15. Robinet cep - reprezentare axonometrică

137

Armături de siguranţă şi de reţinere Clapeta de reţinere sau robinetul de reţinere se montează pe conducte, împiedicând scurgerea fluidului în sens contrar. Din punct de vedere constructiv, clapetele de reţinere sunt: clapeta cu ventil (fig. 4.16, a), clapeta cu valvă (fig. 4.16, b).

Fig. 4.16. Clapeta de reţinere a - cu ventil; b - cu valvă (1 - valvă; 2 - arc);

Supapele de siguranţă (fig. 4.17) sunt utilizate în instalaţii, unde menţinerea presiunii la o valoare dinainte stabilită este obligatorie; la depăşirea acesteia, supapa se deschide automat şi se închide de asemenea automat la restabilirea presiunii iniţiale. După construcţia mecanismului de acţionare, se deosebesc supape cu arc şi supape cu contragreutate.

Fig. 4.17. Supape de siguranţă Fig. 4.18. Robinet de reglare cu arc 1 - corp; b - membrană; 3, 3' ventile; 4 - tijă; 5 - arc;

a - cu arc; b - cu contragreutate;

Armăturile de reglare asigură o anumită concordanţă între diferiţi parametri ai unui lichid (debit, presiune, nivel, temperatură etc.) ce este supus

138

unui proces tehnologic. Reglarea poate fi manuală sau automată. Robinetele de reglare pot fi: cu un singur scaun, cu închidere de sus sau de jos, cu organ de închidere tip ventil, cep, ac, ventil cu ferestre etc.; cu scaun dublu, cu închidere de jos sau de sus, cu element de închidere de diferite tipuri. În figura 4.18 este prezentat un robinet de reglare cu arc. Armăturile separatoare de condens (oale de condens) sunt utilizate pentru evacuarea continuă a condensului obţinut în spaţiile încălzite cu abur ale schimbătoarelor de căldură. Oala de condens (fig. 4.19) este compusă dintr-un corp 1 închis cu capac. În interior, se montează un plutitor 2 legat prin pârghiile 3 de un sertăraş 4. Pe măsură ce în corpul oalei se strânge condens, plutitorul este ridicat şi, antrenând pârghiile, deschide sertăraşul, lăsând să se evacueze, condensul în conducta de evacuare. După evacuare, plutitorul

coboară,

închizând

astfel orificiul de evacuare.

Fig. 4.19. Oala de condens

4.3. UTILAJE PENTRU STOCAREA ŞI REŢINEREA FLUIDELOR 4.3.1. Depozitarea lichidelor Fluidele se transportă sau se păstrează în rezervoare sau recipiente. Rezervoarele sunt vase închise sau deschise, ce se folosesc în special pentru fluide păstrate la presiunea atmosferică sau la presiuni joase. Pentru fluide ce trebuie păstrate sub presiune se folosesc vase închise cu forme şi pereţi de grosime corespunzătoare, numite recipiente sau butelii. Construcţia acestora depinde de natura şi presiunea fluidelor, de faptul dacă rezervorul (recipientul) este fix sau transportabil, de modul de încărcare şi descărcare ale lor etc.

139

Atât rezervoarele, cât şi recipientele se execută din tablă de oţel sau din oţel turnat. Când se execută din tablă de oţel, pereţii laterali se execută prin sudare sau nituire. Pentru depozitarea anumitor produse alimentare, se folosesc rezervoare şi recipiente din tablă de cupru, de aluminiu sau de plumb. Rezervoarele pot fi de formă cilindrică, paralelipipedică, sferică şi pot fi montate în poziţie verticală sau orizontală.

Fig. 4.20. Rezervoare pentru lichide

Rezervoarele verticale pot fi cilindrice cu fund plat (fig. 4.20, a); ele se montează pe platforme. Lichidele cu suspensii se depozitează în rezervoare cu fund conic (fig. 4.20, b), iar lichidele sub presiune se depozitează în rezervoare (apa se depozitează în rezervoare cu capac bombate asamblate la corpul cilindric, prin sudare sau nituire - fig. 4.20, c, d). Pentru cazul când lichidele sunt supuse şi unor operaţii termice în timpul depozitării, se folosesc rezervoare prevăzute cu suprafeţe de încălzire (fig. 4.20, e, f). Pentru urmărirea nivelului lichidului aflat în rezervoare, acestea sunt prevăzute cu indicatoare de nivel (fig. 4.20, d, g). Rezervoarele mari sunt prevăzute cu gură de vizitare pe capac, cu o scară metalică în interior şi o scară la exterior fixată pe manta. Rezervoarele de formă paralelipipedică cu dimensiuni mari pot prezenta cu timpul defecte de curbare a pereţilor plani. Pentru a se evita deformarea pereţilor prin presiunea lichidului, aceştia se rigidizează cu tiranţi interiori şi exteriori.

140

4.3.2. Depozitarea gazelor Gazele se depozitează în stare lichefiată sau în stare gazoasă sub presiune, când ele sunt procurate de la întreprinderile unde se face îmbutelierea lor (acestea fiind oxigen, acetilenă, bioxid de carbon, bioxid de sulf, aer comprimat, azot, hidrogen).

Fig. 4.21. Butelie pentru gaze a - butelia; b - reductor de presiune.

Butelia de gaze comprimate (fig. 4.21, a) se compune din butelia propriu zisă 1, suportul 6, robinetul de închidere 2, capacul de protecţie 3 plasat pe orificiul de ieşire a gazelor, inelul de etanşare 4, inelul de protecţie din cauciuc 5. Întrucât gazele nu pot fi distribuite la presiunea din butelie (150 daN/cm2), în locul capacului 3 se montează pe durata folosirii buteliei, un reductor de presiune (fig. 4.21, b) cu ajutorul unei piuliţe olandeze 7. Reductorul este format din corpul 8 ce are în interior o membrană şi un resort, cu care se reglează presiunea gazelor folosind o rozetă de reglare 9. Pentru citirea presiunii din butelie, pe corp se află montat manometrul 10, iar pentru citirea presiunii reglată la trecerea spre locul de utilizare, se montează manometrul 11. Trecerea gazului spre consumator se face prin racordul 13 ce se poate regla cu ajutorul unui robinet cu bilă

141

Pentru depozitarea gazelor în locuri fixe, în cadrul întreprinderilor producătoare, se folosesc gazometre, care sunt rezervoare fixe, cu volum variabil şi presiune constantă, la presiunea maximă de 500 mm H2O sau rezervoare cu volum constant şi presiune variabilă (între 0,05 şi 25 daN/cm2). Gazometrul (fig. 4.22) este format din două rezervoare cilindrice 1 şi 2 aşezate concentric; ele au fund comun şi nu au capac. În spaţiul inelar obţinut între cele două rezervoare se află apă; în acest strat de apă se află scufundat un clopot cilindric 3, sub care se introduce gaz prin conducta 4 şi se depozitează pe o anumită perioadă. Pe măsură ce se aduce gaz în clopotul 3, acesta se ridică mărind volumul destinat depozitării. Când trebuie să se utilizeze gaz din acest gazometru, se foloseşte conducta 5, ce face legătura cu consumatorul.

Fig. 4.22. Gazometru

4.3.3. Depozitarea produselor solide Materialele de natură solidă se depozitează în funcţie de natura lor în depozite (pentru produse cum sunt carne, legume, fructe, produse ambalate) sau în silozuri (pentru produse cerealiere sau produse finite ca făină, zahăr). Silozurile de tip nou (fig. 4.23) sunt corpuri cilindrice (mono sau multicelulare) sau prismatice, aşezate pe verticală, într-o clădire special construită, ce constituie silozul unei fabrici. În siloz trebuie să se poată depozita circa 60% din producţia anuală a unei fabrici. Celulele pot avea diametrul (latura) de 8... 10 m şi înălţimea de 38...46 m.

142

Fig. 4.23. Silozuri a - monocelulare; b - multicelulare; c - cameră (hală).

În silozuri, pe toată perioada depozitării, se asigură recircularea produselor depozitate pentru a se menţine o permanentă aerare ce-i conferă produsului o bună conservare. Operaţiile de încărcare, descărcare şi condiţionare se fac mecanizat, iar controlul parametrilor pe timpul depozitării este realizat cu instalaţia de automatizare. Celelalte produse, ambalate în conteinere, lăzi, navete sunt depozitate în depozite, folosind sistemul de paletizare, produsele fiind transportate direct pe palete, cu ajutorul electrostivuitoarelor, cu care apoi se face şi stivuirea lor în depozit.

4.4. EXPLOATAREA ŞI ÎNTREŢINEREA ORGANELOR PENTRU CIRCULAŢIA, CONTROLUL ŞI REŢINEREA FLUIDELOR 4.4.1. Exploatarea, întreţinerea şi repararea conductelor Din punctul de vedere al întreţinerii şi reparaţiilor la conducte, problemele care se pun sunt următoarele: -

alegerea materialului conductelor;

-

modul de realizare a îmbinării conductelor în vederea asigurării etanşeităţii şi rezistenţei traseelor;

-

menţinerea temperaturii de regim a fluidelor transportate prin conducte;

-

prinderea conductelor pe suporţi;

-

alegerea materialului conductei ce trebuie înlocuită la o reparaţie se face în funcţie de caracteristicile fluidului transportat şi de caracteristicile tehnologice ale instalaţiei din

143

care face parte conducta. Conductele pot fi îmbinate nedemontabil, prin sudare şi demontabil, prin filet, flanşe etc. Îmbinările prin sudare sînt cele mai rentabile; ele se evită acolo unde operaţia de sudură nu este posibilă (pericol de explozie). Îmbinările demontabile se execută la ţevi cu diametre mici însă la acest gen de îmbinare este necesară o atenţie sporită pentru asigurarea etanşeităţii. Îmbinările demontabile se execută cu piese filetate pentru conductele de joasă presiune (abur, apă, aer), precum şi la îmbinările între materiale metalice şi nemetalice; etanşarea îmbinării se asigură prin înfăşurarea filetului cu materiale fibroase (cânepă, in, azbest). Îmbinările cu flanşe dau o mare siguranţă în exploatare; etanşeitatea îmbinării se asigură printr-o garnitură din azbest, carton impregnat cu ulei, klingherit, cauciuc, policlorură de vinil sau oţel, în funcţie de regimul de lucru (temperaturi, presiuni, felul fluidului transportat). Menţinerea temperaturii fluidului transportat se asigură prin încălzirea conductelor cu apă, ulei, abur şi prin rezistenţe electrice, dispuse pe lângă conducta care transportă fluidul; izolaţia conductelor se face în mai multe straturi, fiecare strat având un rol deosebit, termoizolant, de protecţie mecanică, protecţie contra umezelii; izolaţia se aplică pe o suprafaţă uscată, pe timp călduros şi se execută, de regulă, după probarea conductelor. Conductele sînt fixate pe reazeme, în apropierea elementelor, racordurilor şi a ramificaţiilor care nu permit deplasări. La oţelurile inoxidabile trebuie să se evite contactul între peretele conductei şi suprafaţa reazemului din oţel carbon. Conductele din PVC se sprijină pe console metalice, intercalându-se între conductă şi suport garnituri din carton sau pâslă, pentru a se evita uzura în timpul dilatării. Suporturile sînt libere şi fixe. Cele mai eficiente suporturi libere sînt cele cu role, care susţin conducta, făcând posibilă deplasarea în timpul variaţiilor de temperatură, dar sunt însă mai costisitoare; Bridele sunt suporturi libere, mai simple. Suporturile fixe au rolul de a prelua eforturile axiale ale conductei. Revizia şi repararea conductelor se efectuează la intervale de timp stabilite prin graficele ciclurilor de reparaţii şi are drept scop detectarea eventualelor defecte ce au apărut în timpul funcţionării. Se urmăreşte acţiunea corozivă, în interior şi exterior şi se măsoară grosimea peretelui ţevii. În cadrul reparaţiilor curente se execută înlocuiri de garnituri, şuruburi, reparaţii la îmbinările sudate la garnituri, punctele de sprijin, izolaţii etc.

144

Urmărirea parametrilor fluidului în timpul curgerii constituie una din problemele importante ale întreţinerii tehnice; aceasta se realizează prin citirea indicaţiilor aparatelor de măsură şi control, montate pe conductă. Temperatura se urmăreşte la fluidele care pot congela (melasă, glucoză). Presiunile mari indică obturarea conductei, iar presiunile mici indică spargerea conductei sau neetanşeităţi. Pentru evitarea pierderilor de lichid, se impune un control riguros al dispozitivelor de condens. La conductele magistrale se verifică modul cum funcţionează instalaţia de protecţie catodică, în vederea limitării coroziunilor provocate de curenţii ce se formează în soluţii. 4.4.2. Exploatarea şi întreţinerea tehnică a armăturilor Supravegherea şi întreţinerea tehnică a armăturilor constituie o activitate sistematică, urmărirea necondiţionată a parametrilor funcţionali pe care îi asigură armăturile respective, fiind obligatorie. Armăturile moderne se supraveghează şi la nevoie, se reglează în mod sistematic, deoarece, în foarte multe cazuri, ele constituie elemente de execuţie ale unui sistem unitar, de automatizare sau semiautomatizare. Supravegherea exploatării, determinarea cauzelor unor avarii ca şi localizarea lor se face pe bază de măsurători complexe, pornind de la elementele sintetice şi parametrii funcţionali specifici. 4.4.2.1. Metode de control a armăturilor în timpul funcţionării În industria alimentară, continuitatea proceselor tehnologice impune o funcţionare neîntreruptă a instalaţiilor şi, de cele mai multe ori, a armăturilor cu care se echipează aceste instalaţii, deoarece armăturile montate pe circuite „by-pass“ de rezervă se utilizează destul de rar, din considerente economice. Mărimea unor armături, complexitatea lor şi volumul aferent de valoare de deviz pentru construcţii-instalaţii, în foarte multe cazuri obligă la montaje fără circuite de avarie, pe de altă parte, chiar la locurile unde sunt prevăzute circuite de rezervă în caz de avarie, repararea armăturilor trebuie efectuată în minimum de timp, pentru a nu periclita securitatea tehnică a instalaţiei. Pornind de la aceste considerente, în ţara noastră ca şi în străinătate funcţionează atât grupe speciale, de specialişti ai beneficiarului de armături care efectuează supravegherea şi întreţinerea lor în exploatare, cât şi personal tehnic de „service" din partea furnizorului de armături.

145

Se disting două categorii de armături: -

armături la care se efectuează unele operaţii chiar în timpul când sînt montate pe conductă şi funcţionează (supape de siguranţă, ventile de purjare etc.);

-

armături la care nu se efectuează operaţii de întreţinere decât în perioadele de oprire ale instalaţiei pentru revizie tehnică sau dacă exista circuite de rezervă care să permită izolarea circuitului principal. Este obligatoriu ca totdeauna specialistul în armături industriale să capete acordul

lucrătorului de la instalaţia respectivă, aflată în exploatare, ca să efectueze diferitele operaţii de supraveghere sau întreţinere, pentru a nu influenţa procesul tehnologic (de ex. simularea funcţionării, supapei de siguranţă, a unui aparat de condens etc.). De aceea, şefii compartimentelor mecanice trebuie să stabilească în prealabil: -

repartizarea pe secţii şi instalaţii a personalului de supraveghere şi întreţinere a armăturilor industriale, cu responsabilităţi pe locurile de montaj ;

-

programul pe fiecare secţie a instalaţiei, atât pentru controlul funcţionării cât şi pentru reviziile tehnice. Personalul specializat în efectuarea operaţiilor de supraveghere şi control al

funcţionării ca şi al întreţinerii are obligaţia de a înscrie în registrul secţiei toate operaţiile efectuate şi constatările respective precizând data. Este foarte important ca, la constatarea unei anomalii în funcţionarea armăturii (propriu-zise sau a capului de acţionare), să se precizeze care au fost parametrii de lucru în acea perioadă. Pentru aceasta, se vor folosi citirile la aparatele de măsurare existente în instalaţie, precum şi alte aparate suplimentare cu care este dotată grupa de specialişti (termometru cu bandă metalică pentru măsurat temperatura pe corpul armăturii, culori termometrice, ciocan Poldi etc.). Personalul de întreţinere şi supraveghere trebuie în prealabil să studieze amănunţit atât construcţia armăturilor ce le are în secţia sau instalaţia respectivă, cît şi condiţiile funcţionale şi de calitate specifice locului de montaj al armăturii. Materialele şi parametrii nominali sunt inscripţionaţi pe reperele armăturilor, iar condiţiile de lucru în cartea instalaţiei. Orice constatare făcută fără măsurătorile şi precizarea valorilor cifrice ale parametrilor de lucru sau dimensionali, la momentul producerii anomaliei constatate, nu este utilă. Proiectantul instalaţiei sau al armăturii are nevoie de date clare şi concrete ; se pot efectua apoi investigaţii de detaliu; datele de pornire corect furnizate înseamnă economie de timp, care de multe ori este materializată în producţie suplimentară. Având în vedere aceste considerente tehnico-economice, metodele de control al funcţionării armăturilor în exploatare, ca metode de profilaxie, au devenit obligatorii.

146

Principalele metode de control în timpul funcţionării sunt: ▪ măsurarea concomitentă a presiunii de lucru, temperaturii, debitului şi efectuarea probelor de fluid (care circulă prin armătură); ▪ măsurarea temperaturii pe suprafaţa corpului armăturii; ▪ fotografierea pe film special mulat pe corpul armăturii, cu ajutorul staţiilor portabile de radiaţie gama sau altele, pentru determinarea locului unde s-au produs coroziuni accentuate în peretele supus acţiunii fluidului (ca unul de etanşare, curba ştuţului de ieşire) ; ▪ controlul vizual al etanşeităţii corp-capac, tijă-capac flanşă-flanşă la conductă sau îmbinare filetată sau sudată; ▪ controlul etanşeităţii prin teste cu halogeni, acolo unde este posibilă golirea conductei prin folosirea unui traseu ocolit (by-pass); metoda se utilizează mai mult în atelier ; ▪ măsurarea curentului maxim absorbit la acţionarea robineţilor şi comparaţia cu valoarea cunoscută la montajul şi proba iniţială făcute la punerea în funcţiune (sau la măsurătoarea anterioară). 4.4.2.2. Exploatarea şi întreţinerea tehnica a instalaţiilor hidraulice, pneumatice În afară de armături şi piese de legătură, utilajele folosite în industria alimentară sunt prevăzute şi cu numeroase dispozitive hidraulice de acţionare. La acestea, sarcina lucrătorului este de control şi întreţinere şi anume:  controlul nivelului uleiului şi urmărirea schimbării acestuia în intervalele prescrise;  observarea menţinerii temperaturilor şi presiunilor de regim;  controlul zilnic al pierderilor de lichid, al uzurilor, în special la racorduri şi garnituri ;  atenţionarea personalului de întreţinere ori de câte ori este necesar. În medie, 50% din avariile instalaţiilor hidraulice şi pneumatice se datorează supraîncălzirii uleiului. 4.4.3. Exploatarea şi întreţinerea tehnică a rezervoarelor pentru lichide La rezervoare, lucrările de întreţinere tehnică se execută periodic, în funcţie de fluidele depozitate în acestea şi constau în: o aburirea rezervorului cu aburi de joasă presiune; o aerisirea rezervorului; o curăţirea depunerilor după fiecare descărcare a lichidului care a fost depozitat;

147

o spălarea rezervorului cu jet de apă şi aburi; o revopsirea rezervorului cu substanţe anticorosive ; o eliminarea neetanşeităţilor atunci când se observă scăpări de fluid sau când, la demontare, se observă garnituri defecte. În acest caz se strâng garniturile sau se înlocuiesc cu altele noi, având în vedere metalul din care este confecţionat rezervorul şi fluidul depozitat. Revizia rezervoarelor de depozitat lichide Aceasta se realizează periodic şi constă în : a. controlul vizual. Începe cu partea inferioară a rezervorului, verificându-se cu atenţie sudurile tablelor ce formează fundul rezervorului, precum şi sudarea de îmbinare a fundului cu partea cilindrică. Sudurile şi tablele nu trebuie să prezinte fisuri şi coroziuni pronunţate. Dacă totuşi se observă porţiuni de tablă corodate sau fisurate, acestea se recondiţionează sau se înlocuiesc. b. controlul sistemului de încălzire a ştuţurilor de intrare şi ieşire şi al gurii de vizitare de la partea inferioară Dacă rezervorul are dimensiuni mari, se montează o schelă în interior, pentru a se putea controla partea cilindrică. c. verificarea etanşeităţii Se face îndeosebi la rezervoarele foarte mari, precum şi la rezervoarele cu fund plat, aşezate direct pe fundaţie, deoarece cel mai greu se depistează neetanşeităţile la fundul rezervorului. Dacă depistarea neetanşeităţilor nu se poate face vizual, se efectuează o

probă

hidraulică. În acest caz, obligatoriu se parcurg următoarele faze :  se ridică întregul rezervor la circa 1 m faţă de locul de montare, calâudu-se la această înălţime, pe suporţi de rezistenţă;  se introduce apă sau alte lichide penetrante, până se acoperă capacul inferior;  după depistarea şi remedierea neetanşeităţii, se repetă proba. d. calibrarea rezervorului Se realizează pentru stabilirea echivalenţei între înălţime şi volum şi se execută mai ales la modificări structurale ale rezervorului. Calibrarea se execută în prezenţa reprezentanţilor de la metrologie. Repararea rezervoarelor sudate Se efectuează periodic, conform ciclurilor stabilite. În cadrul reparaţiilor, se efectuează următoarele operaţii: ▪ se înlocuiesc părţi din mantaua, fundul sau capacul rezervorului; 148

▪ se repară, se înlocuiesc şi se probează armăturile ; ▪ se verifică şi se repară aparatele de măsură;

4.5. SISTEME PENTRU VEHICULAREA FLUIDELOR 4.5.1. Consideraţii generale Pompa este o maşină care transformă energia mecanică primită de la o sursă de antrenare în energie hidraulică. Astfel, energia transmisă lichidului poate fi utilizată pentru scopul urmărit: alimentare cu apă, transport hidraulic, acţionare hidraulică etc.

Fig. 4.24. Elementele unei instalaţii hidraulice S - sorb; CA - conductă aspiraţie; CR - conductă refulare; P - pompă; ME - motor electric; MV - monovacumetru (masoară depresiunea in CA); M - manometru; R - robinet. HgA - înălţimea de aspiraţie a pompei; HgR - înălţimea de refulare a pompei; Hgtot - înălţimea totală;

În general pompele sunt utilizate pentru vehicularea lichidelor la distanţe şi la înălţimi diferite. Transportul unui lichid cu ajutorul unei pompe presupune o continuitate a curgerii între sursa de alimentare şi locul de deversare, acesta nu se poate realiza decât cu o instalaţie hidraulică, care are următoarele elemente (fig. 4.24):

149

Pentru vehicularea lichidelor din industria alimentară se folosesc diferite tipuri de pompe care sunt prezentate în continuare.

4.5.2. Principalele tipuri constructive de pompe

4.5.2.1. Pompe centrifuge Pompele centrifuge au o largă întrebuinţare. La aceste pompe, sub efectul forţei centrifuge produs de un rotor cu palete, care se roteşte cu o viteză foarte mare în interiorul corpului pompei. În mişcarea sa, rotorul antrenează lichidul din pompă către gura de evacuare. Spre deosebire de pompele volumice, debitul pompelor centrifuge variază cu înălţimea de pompare.

Fig. 4.25. Organele hidraulice şi schema funcţională ale unei pompe centrifuge

Pompele centrifuge pot fi construite în foarte multe variante, cu un rotor simplu, cu autoamorsare, cu stator, multietajate, submersibile. Elementele principale ale unei pompe centrifuge sunt rotorul (1) şi carcasa pompei (2) (fig.4.25.)

150

În principiu, o pompă centrifugă constă dintr-un arbore cu palete, numit rotor, care se învârte într-o carcasă. Lichidul aspirat prin racordul axial, sub acţiunea forţei centrifuge, este transportat dinspre centru printre palete, tangenţial, către periferie. De-a lungul canalelor dintre palete, viteza şi deci energia cinetică a lichidului creşte treptat. La ieşirea din rotor, datorită formei carcasei, a cărei secţiune se lărgeşte în canalul colector, energia cinetică a lichidului se transformă în energie de presiune, astfel încât lichidul este refulat tangenţial prin conducta de refulare. Lichidul, care părăseşte rotorul sub acţiunea forţei centrifuge, creează în centru o depresiune, care face ca lichidul din conducta de aspiraţie să treacă în rotor. În acelaşi timp, datorită presiunii atmosferice, lichidul este continuu împins prin conducta de aspiraţie.

Fig. 4.26. Elementele unei pompe centrifuge 1 - gură aspiraţie; 2 - gură refulare; 3 - corpul pompei (carcasa); 4 - rotor cu palete radiale curbate; 5 - arborele rotorului dispus pe lagăre.

La o pompă centrifugă, pentru a putea funcţiona lichidul trebuie să fie în permanenţă în contact cu rotorul. Operaţia de punere în contact a lichidului din rezervorul de aspiraţie cu rotorul se numeşte amorsare. 4.5.2.2. Pompe axiale Au această denumire datorită direcţiei de curgere a curentului de fluid, care pătrunde şi iese din rotor, coaxial.

151

Fig. 4.27. Elementele unei pompe axiale 1 - carcasă; 2 - rotor; 3 - palete.

Fig. 4.28. Elementele unei pompe axiale - imagine 1 - racord aspiraţie; 2 - racord refulare; 3 - rotor; 3 - palete; 5 - arbore.

Este alcătuită dintr-o carcasă tubulară în care se roteşte un rotor. Rotorul este alcătuit dintr-un butuc pe care sunt montate palete cu profil elicoidal (fig. 4.27, 4.28).

152

Datorită construcţiei lor, pompele axiale pot să deplaseze cantităţi mari de lichide, corespunzătoare dimensiunilor corpului (tubului) pompei. Construcţiile moderne sunt prevăzute cu posibilitatea modificării unghiului de înclinare β al paletelor în timpul funcţionării, acoperind astfel un câmp larg de caracteristici. La micşorarea acestui unghi, debitul se va reduce, iar la mărirea valorii unghiului, debitul va creşte. Valorile unghiului β variază între (-10 şi +6) grade faţă de planul perpendicular pe axa paletei.

4.5.2.3. Pompe volumice Pentru transportul fluidelor, ramurile industriale alimentare utilizează îndeosebi următoarele pompe volumice: pompa cu piston cu simplu şi dublu efect; pompa cu piston scufundător (plunger); pompa cu membrană; pompa de mână cu piston în mişcare de translaţie unghiulară care este folosită mai mult pentru probarea conductelor după montare. Aceste pompe deplasează o cantitate de lichid prin cursa efectuată de piston, care are mişcare de translaţie.

Pompa cu simplu efect Are un piston 1 cu o singură faţă activă, care se deplasează în cilindrul (corpul) pompei 2. La deplasarea pistonului spre dreapta, lichidul pătrunde în corpul pompei prin conducta 3, iar în cursa inversă, lichidul este evacuat din pompă în conducta 4. Spaţiile 5 (montat înainte de aspiraţia în pompă) şi 6 (montat după refularea din pompă) au scopul de a asigura rezerva de lichid necesară unei bune funcţionări. Spaţiul 7 cu aer are rolul de a menţine o funcţionare liniştită pompei. Antrenarea pistonului se. face de la un motor electric prin angrenaje şi sistemul manivelă-bielă (fig. 4.29). Pentru a se asigura transportul continuu a lichidelor se montează câte trei pompe pe aceeaşi conductă de alimentare, dar cu cursa decalată prin montarea la 120° a manivelelor pe axul de antrenare.

153

Fig. 4.29. Pompă cu piston cu simplu efect

Se pot folosi pompe cu dublu efect, care aspiră şi refulează la fiecare cursă. Pompa cu piston scufundător (plunger) Este foarte mult folosită pentru lichide vâscoase.

Fig. 4.30. Pompă cu piston scufundător (plunger)

Constructiv, se aseamănă cu pompa cu simplu efect, dar pistonul 1 (plungerul) nu mai culisează în corpul pompei 2, ci într-un spaţiu separat 3, legat de corpul pompei, sau într-o piesă cu presetupă care realizează şi etanşarea (fig. 4.30). Pentru o funcţionare continuă, se montează o cameră de uniformizare 4.

154

Pompa cu membrană Este utilizată pentru transportul lichidelor vâscoase şi al suspensiilor. Cilindrul pompei şi pistonul sau plungerul sunt separate de lichidul de pompat printr-o membrană (diafragmă) elastică din cauciuc, pânză impregnată sau materiale plastice, pentru a le feri ele acţiunea corozivă a lichidelor.

Fig. 4.31. Pompă cu membrană a - verticală; b - orizontală.

La ridicarea pistonului (plungerului) 2, membrana 1 se deformează spre dreapta şi lichidul este aspirat în pompă prin deschiderea supapei 3. La cursa de întoarcere, membrana se deformează spre stânga, refulând lichidul prin supapa 4 (fig. 4.31.)

4.5.2.4. Pompele rotative Aceste tipuri de pompe se clasifică astfel: -

pompe cu angrenaje: cu roţi dinţate, cu pistoane profilate; cu melci;

-

pompe cu rotoare excentrice: cu palete alunecătoare, cu palete elastice, cu inel de lichid etc. În mişcarea de rotaţie, organele de acţionare (palete, dinţi, etc.), montate la periferia

rotorului, închid între ele şi carcasă volume de lichid, pe care le transportă de la intrarea în pompă către ieşire. Rotorul poate fi dispus concentric sau excentric în interiorul statorului.

155

Pompele rotative pot fi cu un singur rotor (pompa cu tambur excentric, pompa cu palete etc.), cu două rotoare (pompa cu roţi dinţate, pompa cu şuruburi etc.) sau cu mai multe rotoare. Avantajele pompelor rotative: o nu au supape, sînt simple din punct de vedere constructiv şi deci sînt ieftine şi prezintă siguranţă în funcţionare; o ocupă un spaţiu redus; o se autoamorsează; o funcţionează fără zgomot; pot transporta lichide cu vâscozitate mare; o sunt puţin sensibile faţă de impurităţile din lichid; o debitul acestor pompe se reglează prin variaţia turaţiei motorului de acţionare sau printr-o conductă de ocolire cu robinet (by-pass). Pompele rotative sînt folosite pentru debite mici şi mijlocii şi pentru presiuni reduse. Pompe cu roţi dinţate La aceste pompe aspiraţia şi refularea lichidului se asigură datorită mişcării de rotaţie în sensul de întâmpinare a două roţi dinţate, care îndeplinesc rolul unor pistoane. Una din roţi este acţionată de un motor, cealaltă este antrenată de prima roată. Când dinţii uneia din roţi ies din golurile dintre dinţii celeilalte roţi, se creează o mică depresiune, astfel că lichidul este aspirat din camera A, vehiculat în golurile dintre dinţi şi trecut apoi în camera de refulare R.

Fig. 4.32. Pompă cu roţi dinţate 1,2 - roţi dinţate; 3 - carcasă.

156

Aici, când dinţii celor două roţi se întrepătrund, se creează o mică presiune şi lichidul este obligat să părăsească pompa, deoarece trecerea prin camera de aspiraţie este închisă (fig. 4.32). Pompe rotative cu pistoane profilate Aceste pompe se utilizează pentru vehicularea lichidelor vâscoase, spumante sau cu tendinţe de coagulare. Constructiv, aceste pompe (fig. 4.33) se pot realiza cu pistoane sub formă de lobi (a), cu pistoane cu o singură sau cu două aripi (b), cu pistoane cu trei aripi (c), etc.

Fig. 4.33. Pompe rotative cu pistoane profilate

În figura 4.33 este prezentată schema unei pompe cu piston cu o singură aripă. Pompa este alcătuită din două rotoare profilate asimetric (cu o singură aripă), amplasate într-o carcasă comună. Transmiterea mişcării de la rotorul conducător la cel condus se realizează prin două roţi dinţate montate pe capetele arborilor. Profilele nu sunt în contact, dar interstiţiile care separă spaţiul de aspiraţie de cel de refulare sunt foarte mici, de ordinul 0,05 mm, astfel că pierderile de debit sunt reduse.

Fig. 4.34. Pompe rotative cu pistoane cu o singură aripă (a) şi cu două aripi (b)

157

În figura 4.34 este prezentată schema unei pompe cu piston cu două aripi. La această pompă rotoarele au aripi simetrice, iar profilul acestora este astfel conjugat încât interstiţiul se păstrează constant în orice poziţie. Fenomenul de pompare are loc datorită variaţiei de volum, create prin rotirea pistoanelor. În figura 4.35 este prezentată schema unei pompe cu piston raclor. Pompa este alcătuită dintr-o carcasă 1 în interiorul căreia se roteşte un rotor de formă eliptică 2. Tot în carcasă se mai găseşte un braţ oscilant 3 care are o muchie ce se reazemă pe conturul exterior al rotorului. Pompa este utilizată la pomparea lichidelor ce manifestă tendinţă de aderare la suprafeţele metalice.

Fig. 4.35. Pompă rotative cu piston eliptic (raclor) a - schema; b - secţiune.

În figura 4.36 este prezentată schema unei pompe cu rotorul plasat excentric în carcasă, denumită cu „palete culisante”.

Fig. 4.36. Pompă rotative cu rotor excentric cu palete a - schema; b - secţiune.

158

Pompa este alcătuită dintr-un rotor 1 al cărui ax este decalat faţă de axul carcasei cu o anumită valoare denumită „excentricitate”, astfel încât într-o poziţie determinată rotorul este tangent la carcasă. În rotor sunt prevăzute fante radiale, în care pot culisa liber două sau mai multe palete lamelare 2. Datorită amplasării excentrice a rotorului, în carcasă apare un spaţiu în formă de seceră 3, care se măreşte de la poziţia de tangenţă a rotorului până la poziţia diametral opusă, unde atinge valoarea maximă apoi se micşorează în mod simetric. La rotirea rotorului, paletele sunt proiectate spre periferia carcasei şi alunecă pe conturul interior al acesteia, separând spaţiul de aspiraţie de cel de refulare. Aspiraţia se face în zona de creştere a spaţiului în formă de seceră, iar refularea în zona de reducere a acestuia. Pompele cu palete îndeplinesc în mod obişnuit două funcţiuni principale: funcţia de pompă de acţionare, atunci când pompează lichid în diverse sisteme de transmisii hidraulice, realizând presiuni de ordinul a 100 bar şi funcţia de pompe de vid, atunci când vehiculează gaze; cu o etanşare corespunzătoare ele pot realiza valori ale vidului de 10-2mbar. În figura 4.37 este prezentată o pompă cu rotor excentric de tipul cu şurub excentric. Aceasta se compune în principal dintr-o carcasă tubulară 1, realizată de obicei din ţeavă, care îmbracă prin vulcanizare statorul pompei 2, confecţionat dintr-un cauciuc special, rezistent la abraziune şi coroziune. Cavitatea 3 a statorului este de formă elicoidală, fiind generată de două elice cu originile diametral opuse (două începuturi). Rotorul 4, plasat excentric faţă de axa statorului, este un arbore cu profil elicoidal, având pasul egal cu 0,5 din pasul elicei statorului.

Fig. 4.37.a Pompă rotative cu şurub – secţiune

La rotirea rotorului, spirele sale execută o mişcare de rostogolire şi, în deplasarea lor, fac să varieze continuu volumul cavităţii statorului, realizând astfel procesul de aspiraţie şi refulare, deci pomparea lichidului. Dacă în timpul funcţionării pompei o particulă solidă este

159

prinsă între rotor şi stator, ea va fi presată şi va deforma local cauciucul, după care va reveni în curentul de lichid fără a fi provocat stricăciuni (uzuri). Datorită acestei calităţi, pompa este foarte potrivită pentru pomparea lichidelor cu conţinut de particule în suspensie. Ea se mai utilizează şi la pomparea lichidelor vâscoase: siropuri, pulpe de fructe, melasă, nămol etc. Presiunile maxime pe care le poate realiza o astfel de pompă sunt de ordinul 10-24 bar.

Fig. 4.37.b Pompă rotative cu şurub - reprezentare axonometrică

Un alt tip de pompă volumică rotitoare este pompa cu rotor elastic prezentată în figura 4.38. La această construcţie rotorul l este confecţionat în întregime din cauciuc având paletele 2 dispuse radial. El este amplasat concentric într-o carcasă 3, care este teşită la partea superioară 4, astfel că, în timpul rotirii, paletele elastice sunt deformate în această zonă. Sensul deformării paletelor este contrar sensului de rotaţie al rotorului, astfel că, la ieşirea din zona teşită, are loc mărirea volumului, deci aspiraţia lichidului, iar la intrarea în zonă, micşorarea volumului, deci refularea. În figura 38.b este prezentată schema unei pompe peristaltice. Pompa este alcătuită dintr-o carcasă, în interiorul căreia se află un tub elastic 1. Rotorul 2 este format dintr-un dispozitiv cu role 3, care în timpul rotirii presează asupra tubului elastic, deformându-l. Lichidul aflat în tub va fi refulat în conducta de refulare 4, în timp ce lichidul din vasul de aspiraţie 5 va pătrunde în tub după revenirea acestuia la forma iniţială. Pompa are o utilizare limitată, dar este foarte potrivită în special pentru cazurile în care lichidul nu trebuie să vină în contact cu organul de lucru. Pe plan mondial se cunosc nenumărate soluţii constructive, bazate pe principiul funcţionării pompelor volumice, dar

160

acestea sunt construcţii specifice anumitor procese, au un caracter special şi o utilizare limitată.

Fig. 4.38. Pompe volumice rotitoare a - pompa cu rotor elastic; b - pompă peristaltică

4.5.2.5. Pompe cu fluid motor Ejectorul La care creşterea energiei fluidului motor are loc prin efectul de jet creat la scurgerea fluidului motor printr-un ajutaj 1 amplasat întrun difuzor 2, obţinându-se la refulare un amestec între agentul motor şi fluidul pompat (fig. 4.39).

Fig. 4.39. Pompe cu fluid motor - ejectorul

161

Fig. 4.40. Pompa Mamut

Pompa cu amestec de gaze (mamut) Este formată dintr-un tub, în formă de U, cu diametrul de (300 - 500) mm. Partea de refulare este de 2 ori mai lungă decât de cea de aspiraţie. La partea de jos a tubului de aspiraţie, se introduce aer comprimat (fig. 4.40). Funcţionarea se bazează pe următorul principiu: apa în amestec cu produsul care trebuie transportat (de exemplu sfecla de zahăr) intră în tubul de aspiraţie şi se ridică, conform principiului vaselor comunicante şi în celălalt tub până la acelaşi nivel. În tubul lung (de refulare) se introduce aer comprimat şi se formează un amestec de apă, sfeclă şi aer, care având masa specifică mai mică, va fi ridicat şi refulat către evacuare.

4.5.3. Caracteristicile pompelor În funcţionarea pompelor, indiferent de tipul de pompă, intervin unii parametri ca: înălţimea de aspiraţie, înălţimea manometrică, debitul, randamentul şi puterea, Caracteristicile principale ale pompelor sunt prezentate în continuare. Debitul Q. Este cantitatea de fluid transportat în unitatea de timp, exprimată în m3/s, m3/h, m3/min, sau în unităţi derivate (l/min, l/s). Înălţimea de pompare H. Este creşterea de energie utilă a lichidului, raportată la unitatea de greutate, adică N∙m/N = m. Deci, înălţimea de pompare se exprimă în metri coloană de lichid pompat şi nu în unităţi de presiune, deoarece greutatea unei coloane de lichid de 1 m înălţime depinde de densitatea lichidului. Înălţimea manometrică Hmax. Este presiunea indicată de un manometru montat pe racordul de refulare, exprimată în metri. Înălţimea de aspiraţie Hasp. Este diferenţa dintre nivelul lichidului aspirat şi axa pompei. În cazul aspiraţiei negative, înălţimea de aspiraţie admisibilă este diferenţa maximă dintre cota axei pompei şi nivelul lichidului aspirat (fig. 41.a), iar în cazul aspiraţiei pozitive este diferenţa minimă dintre acestea (fig. 41. b).

162

Fig. 4.41. Înălţimea de aspiraţie a - montaj în aspiraţie negativă; b - montaj cu aspiraţie pozitivă.

Puterea utilă Pv. Este lucrul mecanic efectuat în timp de o secundă pentru a pompa debitul Q la înălţimea de pompare H: Pv =

  g Q  H 1000

[ kW ] =

Q   H Q   H [ kW ] = [CP ] 102 75

unde: -

ρ este densitatea lichidului pompat, în kg/m3;

-

g - acceleraţia gravitaţională, în m/s ;

-

 -greutatea specifică a lichidului pompat, în kgf/m3. Puterea absorbită la arborele pompei P. Ţine cont de pierderile de presiune din

interiorul pompei, pierderile prin frecarea rotorului, pierderile mecanice: P=

Pv



[kW ]

unde: η este randamentul total. Deoarece este posibilă suprasolicitarea motorului de antrenare, puterea acestuia P1 este mai mare decât puterea necesară la ax P, cu un coeficient de siguranţă β. Astfel: P1 =   P

valorile lui β fiind prezentate în tabelul următor. Tabelul 4.1. Valorile coeficientului de siguranţă β în funcţie de putere P, kW 50 1,1

Este raportul dintre puterea utilă şi cea absorbită (pentru pompele centrifugale este cuprinsă între 65 şi 85%).

163

Reprezentarea analitică a funcţiei H = f(Q) la turaţie constantă se numeşte curbă de sarcină (curbă caracteristică a pompei). Totalitatea curbelor de sarcină obţinute pentru întreaga gamă de turaţii posibile, reprezentate într-un sistem de coordonate Q, H, h formează suprafaţa caracteristică. Pentru pompele volumice cu piston sau rotative, debitul depinde, în mod teoretic, numai de cursa pistonului, respectiv de turaţie. Rezultă deci că, teoretic, curbele de sarcină pentru curbele volumice sunt drepte paralele cu axa înălţimilor de pompare H (fig. 4.42 dreptele cu linie întreruptă). Datorită

neetanşeităţilor

la

supape, care permit recircularea în pompă de la refulare la aspiraţie, aceste drepte sunt abătute de la poziţia verticală cu atât mai mult cu cât înălţimea de pompare este mai mare (fig. 4.42 dreptele cu linie continuă). Pentru pompele centrifugale şi axiale, curbele de sarcină se trasează ţinând cont de pierderile hidraulice din Fig. 4.42. Curbele de sarcină H-Q ale unei pompe volumice la diferite turaţii

pompă (fig. 4.19). În cazul acestor pompe, curba de sarcină, fiind corelaţia

dintre Q şi H, poate folosită la aflarea uneia dintre cele două caracteristici când se cunoaşte cealaltă. La pompele centrifugale şi axiale, curbele de sarcină se caracterizează prin curbura k dată de relaţia: k=

H 0 − H opt H opt

, [%]

unde : H0 este înălţimea de pompare pentru mersul în gol (ventilul de refulare închis); Hopt este înălţimea de pompare la randament maxim.

164

Fig. 4.43. Curbele de sarcină ale pompelor centrifugale şi axiale

Funcţie de valoarea curburii k se deosebesc următoarele variante constructive de pompe: ▪ pompe având curba de sarcină cu o curbură mai pronunţată (fig. 4.43, curba a), care se pot adopta la variaţii mari ale înălţimii de refulare, dar modificări mici ale debitului determină variaţii mari ale înălţimii de refulare; ▪ pompe având curba de sarcină cu o curbură mai mică (fig. 4.43, curba b), care pot fi utilizate pentru un regim de funcţionare cu un câmp larg de reglare a debitului prin vana de refulare. Acestea prezintă avantajul că presiunea de refulare se modifică foarte puţin la variaţii mari de debit, dar au dezavantajul că modificări mici ale rezistenţelor hidraulice în reţeaua de refulare duc la variaţii mari ale debitului; ▪ pompe a căror curbă de sarcină are un maxim M (fig. 4.43, curba c), care prezintă un regim de funcţionare labil (instabil) în zona MA. Funcţionarea labilă a pompei determină fie oscilaţii în reţeaua de refulare, fie reducerea debitului. Aceste efecte sunt prezentate în fig. 4.43, în care pompa aspiră lichidul de pompat din bazinul B şi îl trimite în rezervorul tampon T, de unde lichidul alimentează instalaţia prin racordul R. Apar următoarele posibilităţi: - dacă debitul Q, al pompei (intrat în T) este egal cu cel cerut de instalaţie (ieşit prin R), pompa funcţionează în regim stabil în punctul 1.

165

- dacă debitul pompei Q1 este mai mare decât cel cerut de instalaţie, nivelul lichidului în rezervorul tampon creşte, iar punctul de funcţionare se deplasează din 1 spre M. Aceasta determină o reducere a debitului de la Q1 la QM. Dacă debitul cerut este mai mic decât QM, nivelul lichidului tinde să crească până la HM. Creşterea înălţimii de pompare nu este însă posibilă peste Hmax de aceea, la atingerea acestei înălţimi debitul de lichid în conducta de refulare a pompei se opreşte brusc (Q = 0), înălţimea de pompare în acest caz fiind HA. Deoarece nivelul lichidului în rezervorul tampon este Hinst>HA, lichidul curge în sens invers în conducta de refulare, până ce coboară la înălţimea HA. În acest moment, pompa începe să refuleze din nou lichid, punctul de funcţionare mutându-se în punctul 2, după care fenomenul se repetă. Funcţionarea labilă se poate înlătura prin montarea unui by-pas (By) între conducta de refulare şi bazinul B. Când debitul scade (din cauza deplasării punctului 1 spre M), robinetul V se deschide şi lichidul se recirculă în B, evitându-se depăşirea punctului de funcţionare M. Pentru definirea unei pompe, în afara corelaţiei Q-H, sunt necesare reprezentările corelaţiilor Q-P şi Q-h pentru o anumită turaţie n, unde P este puterea absorbită şi h este randamentul. Rezultă astfel caracteristicile pompelor, trasate de firmele producătoare pentru toate tipurile de pompe centrifugale şi axiale produse.

4.5.4. EXPLOATAREA, ÎNTREŢINEREA Şl STABILIREA DEFECŢIUNILOR POMPELOR Exploatarea reprezintă totalitatea operaţiilor care se efectuează în scopul utilizării eficiente a parametrilor unui utilaj sau ai unei maşini, în vederea menţinerii lor la valori acceptabile pe o perioadă cât mai lungă de timp. Această cerinţă se aplică şi în cazul pompelor, care sunt maşini relativ simple din punct de vedere constructiv, dar care, pe lângă o alegere judicioasă, mai necesită şi o exploatare care trebuie să respecte cu rigurozitate indicaţiile prevăzute de constructor în cartea tehnică a maşinii. Aceste cărţi sunt elaborate de producător şi cuprind indicaţii specifice, pe tipuri constructive de pompe. De regulă, ele sunt transmise beneficiarului odată cu pompa, iar respectarea prevederilor devine obligatorie chiar de la recepţionarea pompei. Experienţa demonstrează că, de multe ori, cauzele unor defecţiuni importante, constatate în timpul exploatării, s-au datorat nerespectării sau neluării în considerare a unor indicaţii ce păreau lipsite de importanţă la prima vedere. Un exemplu, frecvent întâlnit în

166

exploatare, îl constituie neverificarea sensului de rotaţie al agregatului la pornire, având de multe ori ca rezultat distrugerea pompei, datorită deşurubării rotorului, sau neobţinerea parametrilor energetici necesari. Pentru evitarea unor astfel de situaţii, precum şi din dorinţa de a oferi unui număr cât mai mare de persoane, care vin în contact cu pompele, posibilitatea de a-şi însuşi un bagaj de cunoştinţe în acest domeniu, în cele ce urmează se prezintă regulile generale şi recomandările ce stau la baza unei exploatări raţionale a pompelor. Dar în paralel cu însuşirea acestor reguli, pentru obţinerea unor rezultate cât mai bune, este necesar ca personalul de exploatare să posede o calificare tehnică adecvată. Acest personal are următoarele atribuţii: executarea operaţiilor pregătitoare în vederea pornirii propriu-zise a pompei; supravegherea funcţionării agregatelor; respectarea regimurilor de funcţionare prescrise; efectuarea manevrelor şi reglajelor necesare; sesizarea avariilor; notarea constatărilor făcute în timpul funcţionării în carnetul de bord al utilajului; executarea operaţiilor de întreţinere; respectarea regulilor de protecţia muncii. 4.5.4.1. Montarea pompelor în secţiile de fabricaţie De obicei schema de montare a pompei în instalaţie este concepută de proiectantul acesteia, astfel că traseul conductelor şi dimensiunile acestora sunt precizate în documentaţia tehnică de execuţie. Dar, pentru instalaţiile hidraulice, există anumite condiţii specifice, care de cele mai multe ori nu sunt precizate în documentaţie, fiind considerate ca reguli cunoscute de către personalul care execută montajul. În mod obişnuit, pompele se livrează de către furnizor ambalate în lăzi închise sau stelaje, care le protejează de deteriorări în timpul transportului. Gurile de aspiraţie şi refulare sunt acoperite cu capace de protecţie, care împiedică pătrunderea corpurilor străine în interiorul pompei. Se recomandă ca, în măsura posibilităţilor, pompa să fie procurată la timpul oportun pentru montarea ei în instalaţie, evitându-se perioade prea lungi de depozitare sau stocaj. Dacă acest lucru nu este posibil, ea se va păstra ambalată, fără a i se îndepărta unsoarea de protecţie. Dezambalarea se va face numai atunci când se începe montarea efectivă, iar capacele de protecţie se vor înlătura numai în momentul racordării conductelor la flanşele de legătură. În situaţiile în care pompa a fost depozitată o perioadă mai îndelungată (2 – 3 ani), înainte de montare se va face o verificare a aspectului pieselor principale şi se va înlocui unsoarea rulmenților, atât la pompă, cât şi la motorul electric de antrenare.

167

Indicaţii privind centrarea agregatelor de pompare. Turaţia de funcţionare a pompelor corespunde în majoritatea cazurilor cu turaţia nominală a motoarelor electrice, astfel încât transmiterea mişcării de antrenare se face de obicei prin cuplare directă. Pentru pompe de dimensiuni reduse, se utilizează construcţia monobloc, la care rotorul pompei şi cel al motorului electric sunt calate pe un arbore comun. Această soluţie prezintă avantajul unui gabarit redus, al unei funcţionări mai liniştite şi, ceea ce este mai important, nu necesită operaţii de centrare în timpul exploatării. Dar cea mai răspândită metodă utilizată pentru antrenarea pompelor constă în realizarea cuplării între arborele maşinii de antrenare şi arborele pompei, prin intermediul unui cuplaj elastic. În acest fel şocurile provocate la pornire sau în timpul funcţionării sunt preluate de elemente elastice din cauciuc care amortizează, protejând astfel arborele şi lagărele pompei. Este de la sine înţeles că obţinerea unei mişcări uniforme, liniştite, fără trepidaţii, depinde de precizia coaxialităţii dintre arborele motor şi arborele pompei. Operaţia care are ca scop alinierea celor doi arbori se numeşte în limbaj uzual centrare În timpul transportului însă, precum şi în perioada de montare în instalaţie, la racordarea conductelor sau la strângerea buloanelor de fundaţie, pot apărea anumite deformări care au ca efect descentrarea agregatului (fig. 4.44). De aceea, este necesar ca după montarea sa definitivă în instalaţie să se procedeze la verificarea centrării şi, dacă este cazul, să se corecteze.

Fig. 4.44 Pompă descentrată faţă de motorul electric Verificarea stării de centrare se efectuează asupra cuplajului respectiv, folosind mai multe metode, dintre care cele mai uzuale sunt prezentate în exemplele următoare. Astfel în figura 4.45 se arată procedeul de verificare a centrării cu rigla şi trusa de calibre. Procedeul de verificare cu rigla este următorul: se aşează rigla paralel cu axa celor doi arbori, astfel încât să se sprijine pe generatoarele celor două semicuple; operaţia se efectuează în mai multe puncte de pe circumferinţa cuplajului, rotind cu mâna ansamblul.

168

Fig.4.45 Verificarea centrării cu rigla plană Concomitent cu verificarea efectuată cu rigla, se controlează şi distanţa dintre cele două semicuple, cu ajutorul trusei de calibre (fig. 4.46). Această distanţă trebuie să fie egală pe toată circumferinţa cuplajului.

Fig.4.46 Verificarea centrării cu trusa cu calibre La pompele care vehiculează lichide fierbinţi, centrarea se face în două etape: iniţial se execută centrarea atunci când agregatul este rece, apoi se porneşte pompa lăsând-o să funcţioneze până ce atinge temperatura de regim; se opreşte agregatul şi se verifică din nou centrarea. Este posibil ca aceasta să nu mai corespundă din cauza dilatărilor neuniforme, iar în acest caz se efectuează corecţiile necesare, cu multă atenţie, agregatul fiind fierbinte. Indicaţii privind poziţia şi racordarea conductelor. Pentru toate pompele sunt valabile următoarele indicaţii generale privitoare la conducte: • axele flanșelor conductelor trebuie să coincidă cu cele ale flanşelor la care se racordează, iar flanşele trebuie să fie paralele între ele. Prin aceasta se evită obturarea secţiunilor de trecere a lichidului şi crearea de rezistenţe hidraulice suplimentare;

169

• racordarea trebuie astfel realizată încât conductele să nu creeze solicitări mecanice în flanşele pompei. În acest scop, se vor folosi diverse elemente de susţinere, aşa cum se arată în figura 4.47; este absolut interzisă realizarea îmbinării prin strângerea forţată a şuruburilor flanşelor;

Fig. 4.47 Racordarea corectă a conductelor • la instalaţiile la care lichidul vehiculat are temperatura ridicată, se vor lua măsuri pentru evitarea eforturilor ce ar putea lua naştere datorită dilatării conductelor. În acest scop, acestea vor fi prevăzute cu compensatoare de dilatare şi reazeme de alunecare. • Totodată conductele fierbinţi se vor izola termic, pentru a preveni accidentele prin arsuri ce ar putea avea loc la atingerea lor; • de câte ori este posibil, instalaţia va fi astfel concepută încât să permită demontarea pompei din instalaţie fără demontarea conductelor; • modificările de direcţie se vor realiza prin racordări largi, evitându-se coturile bruşte; • se vor evita montajele care permit formarea pungilor de aer; • înainte de racordarea pompei, se va proceda la curăţirea interioară a conductelor, prin spălare cu apă de la o altă sursă, eliminându-se astfel impurităţile rămase din timpul sudării. Conducta de aspiraţie. Este recomandabil ca lungimea conductei de aspiraţie să fie cât mai redusă, cu scopul de a se micşora pierderile hidraulice. Pentru a se evita formarea pungilor de aer, porţiunea de conductă orizontală se va monta astfel încât să aibă o pantă (minim 2 %) În figura 4.48, este prezentată schema de montare a unei conducte de aspiraţie.

170

Fig. 4.48 Schema de montare a unei conducte de aspiraţie Conducta de refulare. Diametrul conductei de refulare trebuie să fie cel puţin egal cu cel al orificiului de refulare al pompei. În cazul utilizării unor conducte cu diametre superioare, îmbinarea se va realiza prin reducţii concentrice, a căror conicitate nu va depăşi raportul 1:10. Conducta de refulare trebuie dimensionată corespunzător, în funcţie de presiunea maximă pe care o poate realiza pompa. Dacă lungimea verticală a conductei depăşeşte 10 metri, se recomandă montarea unei clapete de reţinere care protejează pompa împotriva şocurilor provocate prin întoarcerea lichidului, la oprirea pompei. Pe conducta de refulare este recomandabilă montarea unei vane care serveşte la pornirea pompei şi la reglarea debitului în timpul funcţionării. Conductele verticale vor fi rigidizate prin coliere de susţinere montate în dreptul coturilor. La pompele volumice, unde presiunea poate atinge valori foarte ridicate, se va monta între conducta de refulare şi cea de aspiraţie o supapă de siguranţă. Indicaţii privin amorsarea pompelor Cea mai importantă operaţie de care este condiţionată buna funcţionare a instalaţiei pompei o reprezintă verificarea stării de amorsare a pompei.

171

Pentru a putea transmite o cantitate oarecare energie lichidului, organul de lucru al pompei - rotor, piston, paletă - trebuie să vină în contact cu acesta, realizând amorsarea propriu-zisă. Din acest punct de vedere, există două categorii de pompe: ▪ pompe care nu se pot amorsa singure; ▪ pompe care se amorsează singure, denumite autoamorsante sau autoaspiratoare. În general, toate pompele volumice, atât cele cu mişcare alternativă cât şi cele cu mişcare de rotaţie, au calitatea de a fi autoamorsante. Pompele centrifuge şi axiale nu posedă această proprietate, ceea ce reprezintă marele lor dezavantaj. Având în vedere importanţa fenomenului de amorsare la punerea în funcţiune a pompelor, în continuare sunt prezentate câteva procedee utilizate mai frecvent la diverse instalaţii: a. Procedeul amorsării prin “cădere” sau “înecare”. Acesta constă în amplasarea pompei în instalaţie astfel ca nivelul lichidului din rezervorul de aspiraţie să fie situat la un nivel superior faţă de nivelul la care se găseşte axa rotorului pompei. În acest fel lichidul ajunge la pompă datorită acţiunii forţei de gravitaţie, asigurând în mod permanent amorsarea acesteia. Schema de funcţionare a unei astfel de instalaţii este prezentată în figura 4.49.

Fig. 4.49 Procedeul amorsării prin “cădere” sau “înecare”

172

Acest procedeu prezintă dezavantajul că necesită execuţia unei construcţii speciale coborârea pompei sau ridicarea rezervorului de aspiraţie - scumpind costul instalaţiei. b. Procedeul amorsării prin sorb cu clapetă. Soluţia este ilustrată în figura 4.50, din care se remarcă faptul că nivelul lichidului din rezervorul de aspiraţie este inferior nivelului axei rotorului pompei.

Fig. 4.50 Procedeul amorsării prin sorb cu clapetă Sistemul funcţionează astfel: înainte de pornirea iniţială, prin pâlnia de umplere, situată la partea superioară a pompei, se umple conducta de aspiraţie şi pompa cu lichid care apasă asupra clapetei şi o menţine închisă. Pompa se consideră umplută atunci când lichidul ajunge la nivelul pâlniei, după care se înşurubează dopul de închidere. La pornirea pompei, coloana de lichid fiind continuă, amorsarea poate avea loc, clapeta deschizându-se sub acţiunea curentului de lichid. După oprirea pompei din funcţiune, sensul curgerii se inversează, clapeta se închide şi păstrează astfel coloana de lichid pentru o nouă amorsare.

173

Indicaţii privin pornirea/oprirea principalelor tipuri de pompelor În cele ce urmează, se prezintă regulile valabile la pornirea principalelor categorii de pompe. Pompe centrifuge • Se închide complet vana de refulare, cu scopul de a obţine un cuplu-rezistent minim, conform curbelor caracteristice ale pompelor centrifuge; • Se deschide vana de pe conducta de aspiraţie, la instalaţiile care sunt echipate cu astfel de vane; • Se deschid robinetele circuitelor de răcire, ungere sau etanşare; • Se porneşte pompa, acţionând maşina de antrenare respectivă; După atingerea turaţiei de regim se urmăreşte indicaţia manometrului montat în flanşa de refulare a pompei; dacă acesta este stabil şi indică o presiune superioară faţă de cea nominală, pompa este amorsată şi se poate deschide vana de refulare. Dacă după pornire manometrul nu indică presiune în refulare, aceasta este un indiciu că pompa nu este amorsată. În această situaţie, se va opri pompa şi se va verifica din nou starea de amorsare. Dacă pornirea pompei s-a efectuat în condiţii normale, în continuare, se va regla regimul de funcţionare în scopul obţinerii parametrilor doriţi. În mod practic, la instalaţiile curente se procedează astfel: • Se deschide vana de refulare, urmărindu-se concomitent indicaţia manometrului până ce acul indicator se opreşte în dreptul diviziunii corespunzătoare presiunii dorite. La o instalaţie calculată corect din punct de vedere hidraulic, această situaţie trebuie să coincidă cu deschiderea completă a vanei de refulare; • Se urmăreşte funcţionarea etanşării; presetupa cu garnituri moi se va strânge astfel încât să permită o picurare necesară răcirii şi ungerii garniturilor; • La pompele antrenate de motoare electrice se citeşte indicaţia ampermetrului, avânduse; • în vedere ca, la sarcina respectivă, să nu se depăşească valoarea curentului nominal înscris pe plăcuţa de caracteristici a motorului. În exploatare, pot apărea situaţii diferite, în care pompa este pusă să funcţioneze la alţi parametri decât cei prevăzuţi la contractare. Din acest punct de vedere, pompa centrifugă poate satisface un domeniu cu limite suficient de largi, dar se va ţine seama că, în general,

174

motoarele recomandate de fabrica constructoare nu satisfac caracteristica puterii absorbite pe toată lungimea curbei - procedeu raţional şi economic - astfel că, la o anumită valoare a debitului, motorul devine supraîncărcat, iar funcţionarea în asemenea regim trebuie evitată. În marea lor majoritate, instalaţiile nu sunt dotate cu debitmetre pentru măsurarea debitului vehiculat, iar acest lucru nici nu este necesar atâta timp cât cerinţele beneficiarului sunt satisfăcute. Dacă se apreciază însă că debitul este nesatisfăcător, privind jetul de lichid la capătul conductei de refulare, atunci se poate improviza o măsurătoare cu ajutorul unui vas etalonat, de exemplu un butoi de capacitate cunoscută. Rezultatele măsurătorii sunt aproximative, dar ele pot oferi o imagine asupra ordinului de mărime a debitului, care, fiind comunicată producătorului în caz de reclamaţie, poate reprezenta pentru acesta o informaţie preţioasă. Se înţelege că astfel de măsurători numai la pompele cu debite mici şi mijlocii, determinate de capacitatea vasului de măsură. La pompele cu debite importante, se vor utiliza debitmetre adecvate, iar pentru alegerea metodei de măsurare şi a tehnicii propriu-zise, se vor consulta manualele de Pentru oprirea pompei din funcţiune se va proceda astfel: ▪ Se închide vana de pe conducta de refulare; ▪ Se deconectează maşina de antrenare; ▪ Se închid robinetele circuitelor auxiliare. Dacă există pericol de îngheţ se goleşte pompa. Pompe axiale ➢ Se deschide complet vana de refulare; ➢ Se deschide vana de pe conducta de aspiraţie, dacă instalaţia o are prevăzută; ➢ Se deschid robinetele circuitului de alimentare cu lichid pentru ungerea lagărelor transmisiei; ➢ Se porneşte pompa; ➢ După atingerea turaţiei de regim, se va manevra vana de refulare până ce se obţine presiunea dorită. Aici se va avea în vedere ca reglajul presiunii să se realizeze astfel încât să nu se depăşească valoarea nominală contractată, care, în caz contrar, ar putea conduce la supraîncărcarea maşinii de antrenare; ➢ Se verifică strângerea presetupei cu garnituri moi, astfel ca în funcţionare să se asigure o scurgere sub formă de picături; ➢ Se urmăresc indicaţiile aparatelor de control: manometre, vacuummetre, debitmetre, ampermetre.

175

Deoarece pompele axiale nu pot fi pornite cu vana de refulare închisă, funcţionarea lor fiind instabilă în zona debitelor reduse şi a înălţimilor de pompare mai ridicate, instalaţia trebuie astfel concepută încât să nu creeze rezistenţe importante la pornire. În acest sens, clapeta de reţinere nu se va monta decât la capătul conductei de refulare, astfel încât pornirea să se facă cu conducta golită de apă. Oprirea pompei din funcţiune se face astfel: ➢ Se deconectează maşina de antrenare; ➢ Se închid robineţii circuitelor auxiliare; ➢ Se deschide complet vana de refulare, dacă aceasta a fost închisă parţial în timpul funcţionării. Pompe volumice Toate pompele volumice, indiferent de felul mişcării - prin rotaţie sau translaţie - se pornesc cu vana de refulare complet deschisă, deoarece, la aceste pompe, puterea consumată creşte pe măsura creşterii presiunii de refulare. Prin urmare, pornirea lor are loc astfel: ❖ Se deschide vana de refulare; ❖ Se deschid robineţii circuitelor de ungere şi răcire; ❖ Se porneşte pompa; ❖ După atingerea regimului nominal, cu ajutorul vanei de refulare se reglează valorile parametrilor solicitaţi. Oprirea se face astfel: ❖ Vana de refulare rămânând deschisă, se deconectează maşina de antrenare; ❖ Se închid robineţii circuitelor auxiliare; ❖ Dacă există pericol de îngheţ, se goleşte pompa; ❖ Vana de pe conducta de aspiraţie poate rămâne în poziţie deschisă. 4.5.4.2. Probarea şi reglarea pompelor Operaţia de probare a pompelor se efectuează în scopul determinării caracteristicilor funcţionale. În general, această operaţie se execută în uzinele constructoare, dar în întreprinderile alimentare funcţionează adeseori pompe vechi reparate, sau pompe care, iniţial, erau prevăzute pentru alte scopuri, iar în noile condiţii de funcţionare trebuie cunoscute caracteristicile lor. Reglarea pompelor este importantă pentru asigurarea bunei funcţionări a acestora. În general, reglarea debitului se poate face prin:

176

 variaţia turaţiei motorului în funcţie de tipul şi caracteristicile acestuia (electric, termic etc.);  variaţia rezistenţei la conducta de refulare; acest procedeu este utilizat în special la pompele cu piston, dar este neeconomic, deoarece deşi debitul pompei scade, puterea absorbită de pompă rămâne constantă ;  legarea conductei de aspiraţie şi refulare prin intermediul unui traseu de conductă, prevăzut cu o supapă, care permite, printr-un reglaj corespunzător, dozarea debitului în conducta de refulare. 4.5.4.3. Funcţionarea şi defecţiunile pompelor Condiţia principală necesară pentru funcţionarea optimă a pompelor este realizarea etanşeităţii între spaţiul de refulare şi spaţiul de aspiraţie. Pompele sunt formate:  dintr-o piesă în mişcare (rotor, piston etc.);  piesă fixă denumită stator (carcasă, cilindru), alezată corespunzător;  organele de închidere dintre supape, palete etc. care asigură separarea volumelor de lichid între spaţiul de refulare şi aspiraţie. Uzura acestor organe produce zgomot în pompă şi scade randamentul. În timpul funcţionării se urmăresc următoarele:  funcţionarea silenţioasă a pompei (fără bătăi, zgomote);  încălzirea pompei nu trebuie să fie anormală ;  presiunea de refulare să fie cuprinsă în limitele admise şi indicată de acele uşor instabile ale manometrului, montat pe conducta de refulare;  buna funcţionare a transmisiei (curele, roţi dinţate, cuplaje);  funcţionarea normală a sistemului de ungere, care trebuie să fie asigurat împotriva pătrunderii uleiului murdar, a prafului, nisipului şi a impurităţilor de orice fel;  asigurarea etanşeităţii prin strângerea corespunzătoare a presetupelor (la etanşările cu garnituri noi).  4.5.4.4. Exploatarea, întreţinerea şi repararea pompelor cu piston Exploatarea şi întreţinere. Pentru punerea pompelor în funcţiune se execută următoarele operaţii pregătitoare: 177

 se verifică dacă piesele în mişcare nu sunt slăbite, dacă dispozitivele de ungere şi circuitele de răcire funcţionează normal, dacă pompa este în stare curată;  se verifică apoi strângerea şuruburilor pe fundaţie;  se verifică strângerea bucşelor şi a presetupelor şi jocurile în asamblările articulate. În general, pompele se pornesc amorsate; dacă pompa este echipată cu robinet de reţinere cu sorb se poate porni şi fără să fie amorsată. Se deschid robinetele de pe conductele de aspiraţie şi de refulare şi robinetul de aerisire al pompei; se umple cu lichid conducta de aspiraţie şi corpul pompei până se constată evacuarea completă a aerului din pompă. Se închide robinetul de aerisire şi se porneşte apoi motorul electric sau se deschide progresiv robinetul de admisie. La oprire se examinează, în special, lagărele, asamblările, piesele de etanşare şi suprafeţele etanşate, bucşele arborilor (verificarea dimensională a pereţilor uzaţi), placările; lubrifiantul (se poate aprecia uzura după cantitatea de metal existentă în lubrifiant la curăţirea instalaţiei); organele transmisiilor elastice; corpul pompei, starea suprafeţelor; conductele de aspiraţie şi refulare (poziţia, etanşeitatea etc.), ventilele de pe conductele de aspiraţie, de refulare şi de pe corpul pompei. Reparare. Defectele ce pot apărea sunt: spargeri, corodări. înlăturarea defectelor se face prin sudură sau înlocuirea pieselor pompei. Bucşele de protecţie defecte se schimbă. Pistonul şi cilindrul prezintă defecte ca: ovalizări, uzura canalelor pentru segmenţi, uzura orificiului tijei. Pentru pompe care funcţionează la presiuni joase o abatere de 1/200 din diametrul D permite o exploatare normală. Determinarea ovalităţii se poate face prin măsurarea valorii ei la câte două diametre perpendiculare, cu ajutorul micrometrului de interior. Remedierea se face prin încărcarea cu material de compoziţie (în locurile uzate) şi realizarea cilindrului respectiv. Deformările mari se remediază prin mai multe operaţii de strunjire, alezare, honuire. Tija pistonului se uzează în locul trecerii prin garnitură sau se flambează în cazul solicitărilor de flambaj. La reparaţie se schimbă garniturile, se îndreaptă tija, iar la uzuri mari se bucşează. În unele cazuri, recondiţionarea tijelor pistonului care şi-au pierdut forma cilindrică se face prin rectificarea la un diametru mai mic. Această rectificare nu se va executa decât o singură dată, deoarece altfel există pericolul unor eventuale defecţiuni din cauza micşorării peste limitele admise a diametrului tijei. Pentru a se evita aceste neplăceri se măreşte diametrul tijelor în prealabil (prin galvanizare sau metalizare), după care se prelucrează la diametrul necesar. Această ultimă operaţie este precedată de tratamente termice. 178

Biela se poate încovoia, iar bucşele piciorului şi capătul bielei se uzează. Şuruburile bielei sunt supuse la solicitări alternative, iar după un timp capătă o alungire permanentă. Atât biela, cât şi şuruburile defecte se înlocuiesc cu altele noi. Capul de cruce uzat se recondiţionează prin încărcare şi prelucrare mecanică ulterioară, iar bolţul se înlocuieşte. Capacul cilindrului se va curaţi, iar la reparaţia capitală se schimbă şuruburile de asamblare a capacului pe cilindru. Segmenţii prezintă defecte, ca: uzură, pierderea formei cilindrice, pierderea elasticităţii lor iniţiale. Datorită acestor defecte, segmenţii nu mai etanşează. Dacă nu se dispune de un set de segmenţi noi, se confecţionează segmenţii în atelierul unde se face reparaţia. în acest scop, se procură un cilindru (de fontă cenuşie cu granulaţie fină), de un diametru corespunzător dimensiunii cilindrului pompei, din care se taie inelele respective la cotă egală cu înălţimea canalului pistonului, cotă din care se scade jocul lateral, apoi se trasează şi se execută tăietura segmentului. Supapele se uzează rapid, în comparaţie cu alte organe ale pompei cu piston. Operaţia de reparare constă în curăţirea, rectificarea, călirea şi rodarea lor. Operaţia de rodare se execută pe scaunul supapei cu ajutorul unei paste speciale. Arcurile supapelor se înlocuiesc imediat ce se constată o modificare a elasticităţii. în unele cazuri, arcurile se recondiţionează prin tratament termic (călire la 800...900°C şi decălire bruscă în ulei, urmată de o revenire la 450°C). Această operaţie trebuie însă urmată de un control riguros al parametrilor arcului (elasticitatea şi săgeata). Arborele cotit prezintă degradarea (uzura) fusurilor, ce conduce la apariţia bătăilor în pompă. Fusurile se măsoară în mai multe secţiuni pentru a stabili valoarea uzurii. 4.5.4.5. Exploatarea, întreţinerea şi repararea pompelor centrifuge Exploatarea. În faza de lucru a electropompelor, acestea se vor supraveghea să nu depăşească parametrii nominali (presiune, temperatură, consum de apă de răcire în lagăre şi puterea absorbită din reţea). La oprirea pompei, se închide treptat robinetul de pe conducta de refulare, se opreşte imediat motorul de antrenare, apoi se închide robinetul de pe conducta de aspiraţie. Pe perioadele mai lungi de oprire, se vor înlocui garniturile de la presetupe, se vor strânge şuruburile de la carcasă sau se vor curăţa în cazul când au transportat lichide cu suspensii (sau corosive).

179

Revizia şi repararea. La anumite perioade de timp (planificat sau datorită unei avarii), pompele se scot din funcţiune şi după caz se revizuiesc sau se repară. După revizie, sunt necesare unele reparaţii, recondiţionări sau înlocuiri de piese, care se pot efectua la atelierul de întreţinere. Rotorul uzat se va înlocui cu unul nou. 4.5.4.6. Exploatarea, întreţinerea şi repararea pompelor cu palete Principalele piese care se uzează la pompa cu palete sunt: paletele, statorul, discurile laterale, arborii şi rulmenţii. Paletele sunt considerate piese cu uzură rapidă. Defectele acestora constau în uzura pe toate feţele şi în special în lăţime; la prima uzură se recondiţionează, apoi trebuie înlocuite. în lipsa pieselor de schimb se recondiţionează prin metalizare apoi rectificare. Statorul. Uzura statorului este mai pronunţată pe suprafaţa interioară, în cazul uzurilor mari, se metalizează, se rectifică, apoi se tratează termic. Statorul se execută din oţel aliat (Cr/Ni), iar prin tratamente de cianurare, cementare sau călire se obţin durităţi ale suprafeţei de peste 650 HB. Prelucrarea statorului până la 4% din diametru se face în concordanţă cu dimensiunile rotorului, executat de asemenea din material rezistent la uzură (crom-molibden). Jocul lateral între rotor şi stator la excentricii ale maximă trebuie să fie foarte mic. În cazul unor uzuri mari, statorul se va căptuşi, apoi se va prelucra suprafaţa interioară. Capacele. Uzura acestora pe partea frontală înrăutăţeşte etanşeitatea pompei şi are consecinţe nedorite asupra funcţionării la parametrii iniţiali ai pompei. Capacele sau inelele laterale se execută din bronz cu staniu. Ele se pot returna, apoi prelucra, avându-se în vedere realizarea unor ajustaje mobile strânse. Prelucrările se fac în clasa a Il-a de precizie. Arborii se uzează la trecerea prin presetupă şi la canalul de pană. Precondiţionarea lor se face similar cu a tijelor de piston. După reparare, pompa se montează şi se execută rodajul în gol, apoi sub sarcină, timp în care se indică caracteristicile de debit şi presiune executându-se reglajele necesare. Exploatarea şi repararea altor tipuri de pompe Pompe cu roţi dinţate. Organele importante care se uzează sunt roţile dinţate, arborii, lagărele şi corpul (inclusiv capacele). Aceste uzuri conduc la micşorarea debitului şi presiunii pompei. Uzurile laterale ale pinioanelor sau plăcilor se pot înlătura prin rectificare, asigurându-se etanşeitatea. Uzura roţilor dinţate pe diametrul exterior impune schimbarea roţilor dinţate, deoarece corpul pompei nu se poate cămăşui.

180

Pompe cu pistoane rotative (loburi). Uzurile rapide se produc la segmenţi sau inelele frontale, la rulmenţi şi la loburi. Remedierea acestor uzuri se face ca în cazul pompelor cu roţi dinţate. Pompe cu şurub. Defecţiunile curente apar datorită funcţionării pompei în regim uscat, fapt care conduce la deteriorarea statorului de cauciuc. Piesele care se schimbă sunt: statorul, rulmenţii, garniturile etc.; acestea nu se repară ci se înlocuiesc cu altele noi. 4.5.4.7. Exploatarea şi repararea ventilatoarelor centrifugale În procesul de exploatare a ventilatoarelor, cel mai repede se uzează lagărele rotorului, în măsură mai mică se degradează arborele, paletele şi se desfac îmbinările pieselor rotorului. Dacă ventilatorul funcţionează în mediu corosiv, rotorul se deteriorează datorită coroziunii. În cazul reparaţiilor se execută următoarele lucrări: - reparaţia curentă de gradul I, care se execută după 1000 - 1500 h de funcţionare, constă în înlocuirea rulmenţilor sau repararea cuzineţilor şi strângerea şuruburilor; - reparaţia curentă de gradul al II-lea, care cuprinde, pe lângă lucrările prevăzute la reparaţia curentă de gradul I, înlocuirea unor palete, precum şi centrarea maşinii; ea se execută după 6000...7 000 h de funcţionare; - reparaţia capitală, care se execută după 14000...18000 h de funcţionare, când se înlocuiesc toate paletele sau chiar rotorul în întregime. Repararea rotorului. Paletele rotoarelor se uzează ca urmare a acţiunii corosive şi erosive a gazelor transportate şi a acţiunii abrazive a prafului. Vibraţiile, ca urmare a echilibrării necomplete a rotorului, scad rezistenţa la oboseală a pieselor rotorului şi duc la slăbirea niturilor sau la fisurarea cordoanelor de sudură. La ventilatoarele cu destinaţie specială (de fum şi pentru gaze agresive), discurile sunt, de asemenea, supuse influenţei abrasive sau corosive. Discurile ventilatoarelor de gaze sau praf se recondiţionează prin încărcarea cu sudură sau prin sudarea unor inele de adaos, iar discurile maşinilor pentru gaze agresive se înlocuiesc cu altele noi. Confecţionarea sau repararea rotoarelor cuprind următoarele operaţii: confecţionarea paletelor, confecţionarea discurilor, asamblarea rotorului din palete noi şi discuri noi, asamblarea rotorului şi echilibrarea lui. Paletele se execută prin presarea tablei (de oţel cu conţinut redus de carbon). După trasarea cu şablonul, semifabricatele se taie şi se curăţă pe muchii. Pentru maşinile cu viteze

181

mari, muchiile se rabotează sau se frezează. Ajustarea dimensiunilor şi a greutăţii paletelor se execută prin pilire manuală, cu respectarea toleranţelor, iar controlul se efectuează cu şabloanele. La confecţionarea rotoarelor de construcţie nituită, găurile pentru nituri în bordurile paletelor se trasează după şablon. Trecând la asamblarea rotorului (prin sudare sau prin nituire) se aleg paletele perechi după greutate, se pune discul din spate pe placa de asamblare cu partea trasată în sus şi se aşează paletele în aşa fel, încât cele egale în greutate să fie aşezate diametral opus una faţă de cealaltă. După aceasta, paletele se acoperă cu discul inelar din faţă şi cu butucul, prinzându-se prin nituri. Verificarea rotorului. După asamblare, rotorul se centrează adică se verifică bătaia frontală şi radială. Bătaia frontală se remediază prin presarea discului, iar bătaia radială se remediază, dacă trece de mărimea admisă, prin strunjirea discurilor. La rotoarele ventilatoarelor de mare viteză, bătaia frontală admisă este până la 1 mm pe o parte şi cea radială până la 1 mm pe diametru. Pentru maşinile de viteză mică, toleranţele admise se pot mări de două ori. Rotorul, verificat astfel la bătaie, se fixează pe arbore. Echilibrarea rotoarelor pe arbore se efectuează pe prisme sau pe role.

182

5. SISTEME PENTRU TRANSPORTAT ŞI RIDICAT PRODUSE SOLIDE 5.1. Caracteristicile materialelor vărsate Spre deosebire de sarcinile în bucăţi ce se caracterizează prin forme geometrice cu dimensiuni distincte, număr, greutate, materialele vărsate se caracterizează printr-o serie de parametri: granulaţie, densitate, greutate specifică, unghi de taluz, coeficient de frecare internă. 5.1.1 Granulaţia Materialele vărsate se compun din granule de dimensiuni diferite, granula având o formă neregulată caracterizată de dimensiunile paralelipipedul circumscris ei. Dintre acestea se ia ca bază dimensiunea cea mai mare amax exprimată în milimetri. Granulaţia caracteristică unui material vărsat este: a′ = 0,8amax dacă fracţiunea între 80 % şi 100 % din amax

[mm] reprezintă mai puţin de 10 % din greutatea

totală a materialului şi: a′ = amax

[mm]

dacă fracţiunea de mai sus reprezintă mai mult de 10 % din greutatea totală. În funcţie de granulaţia caracteristică, exprimată în milimetri, materialele vărsate se clasifică în mai multe categorii, indicate în tabelul 5.1. Tabelul 5.1 Granulaţia caracteristică pentru diferite materiale (Hapenciuc, 2004) Categoria

Granulaţia caracteristică a' [mm]

Materiale în bulgări

a' > 160

Materiale în bucăţi mijlocii

6 ÷ 160

Materiale mărunte

10 ÷ 60

Materiale în grăunţi

0,5 ÷ 10

Materiale praf

a' < 0,5

183

5.1.2 Greutatea specifică şi greutatea volumică Greutatea specifică a unui material vărsat reprezintă raportul dintre greutatea şi volumul unei granule de material. Greutatea volumică a unui material vărsat reprezintă raportul dintre greutatea materialului vărsat liber (necompactat) şi volumul ocupat de el. În funcţie de greutatea volumică, γ exprimată în tf/m3, materialele vărsate se clasifică în mai multe categorii indicate în tabelul 5.2, iar în tabelul 5.3 sunt prezentate greutăţile volumice pentru unele materiale vărsate. Raportul dintre greutatea materialului vărsat compactat şi cea a materialului vărsat liber se numeşte coeficient de compactare. Pentru diferite materiale acest coeficient are valori cuprinse între 1,05 şi 1,52. Tabelul 5.2 Caracterizarea materialelor după greutatea volumică (Hapenciuc, 2004) Categoria

Greutatea volumică γ [tf/m3]

Exemple de materiale

Materiale uşoare

γ < 0,60

făină, fân, fructe ovăz, paie, malţ

Materiale cu greutate medie

0,6 - 1,1

orz, secară, grâu, zahăr

Materiale grele

1,1 - 2

sare

Materiale foarte grele

γ>2

Tabelul 5.3 Greutatea volumică pentru unele materiale vărsate (Hapenciuc, 2004) Material

γ [tf/m3]

Material

γ [tf/m3]

Cartofi

0,750

Orz

0,690

Făină afânată

0,500

Ovăz

0,550

Făină presată

0,7-0,8

Paie afânate

0,045

Fân afânat

0,07

Paie presate

0,280

Fân presat

0,170

Păstăi (mazăre, fasole)

0,850

184

Tabelul 5.3 (continuare) Material

γ [tf/m3]

Material

γ [tf/m3]

Fructe

0,350

Pere, prune

0,350

Sare

1,250

Tocătură sfeclă zahăr

0,300

Secară

0,680

Grâu

0,760

Sfeclă de zahăr

0,55-0,65

Zahăr

0,750

Iarbă şi trifoi

0,350

Malţ

0,530

Sfeclă roşie

0,650

Mere

0,300

5.1.3 Frecarea interioară, unghiul de taluz natural Unghiul de taluz natural φ, reprezintă unghiul dintre generatoarea conului de material vărsat,

care

se

(fig.5.1.1). El are o

depune

liber

pe

o suprafaţă plană orizontală şi această suprafaţă

valoare constantă pentru un anumit material. Dacă suprafaţa plană pe

care se scurge materialul este supusă unor oscilaţii verticale, generatoarea

conului

de

material formează cu planul orizontal un unghi mai mic, φm, unghiul de taluz natural în mişcare. În general: φ m = 0,7φ Taluzul natural luând naştere prin alunecarea granulelor de material pe o suprafaţă formată tot din granule de material, pentru Fig. 5.1. Unghiul de taluz natural

un material ideal

format din granule extrem de mici şi absolut egale, unghiul de taluz natural φ este egal cu unghiul frecării interioare a materialului ρo.

În cazul lichidelor ρo=0, iar pentru solide ρo=90o. Materialele vărsate la care 0

N = G cos α =>

Ff =  G cos α

În condiţia Gt > Ff se înlocuiesc componentele: =>

G sin α >  G cos α => =>

sin α >  cos α se împarte cu cos α tg α > , dar

 = tg unde  este unghiul de frecare

=> tg α > tg

Pentru ca produsele să se deplaseze pe planul înclinat sub acţiunea greutăţii proprii, trebuie ca tangenta unghiului de înclinare a planului (α) sa fie mai mare ca tangenta unghiului de frecare (). Informativ, unghiul de înclinare al planului poate avea următoarele valori:

189

▪

pentru rădăcinoase: α = 400;

▪

pentru măcinişuri: α = (32 - 35)0;

▪

pentru grăunţe: α = (25 - 27)0 5.2.2. Transportoare cu bandă Sunt utilizate mai des pentru transportul produselor în vrac sau ambalate. Transportoarele

cu banda pot fi fixe şi mobile, cu lungimea benzi de pana la 30 m. Transportoarele mobile pot transporta produse până la un unghi de înclinare de 300. Ţinând seama de rezistenţa benzilor, lungimea maximă a transportoarelor cu bandă s-a limitat la 250-300 m. În cazul în care sarcina trebuie să fie transportată pe distanţe mai mari, se utilizează o instalaţie de transport compusă din mai multe transportoare care se alimentează în serie. În cazul transportoarelor înclinate, unghiul de înclinare al benzii se ia în funcţie de proprietăţile sarcinilor transportate, de unghiul de frecare al materialului transportat cu banda, de mărimea unghiului de taluz natural, de viteza de transport şi de modul de alimentare al transportului. Se recomandă ca unghiul de înclinare al benzii să fie cu 10-15o mai mic decât unghiul de frecare al materialului cu banda, pentru a se evita alunecarea materialului în timpul transportului, datorită şocurilor. Pentru transportul grâului unghiul de înclinare se recomandă 20-22o, porumb ştiuleţi 15o, saci cu grâu, făină sau crupi 25o. Benzile de transport pot fi netede, casetate, cu racleţi de diverse forme sau cu alte elemente specifice, în funcţie de natura materialului transportat. În industria alimentară se folosesc următoarele tipuri de benzi transportoare:  bandă cauciucată cu inserţie textilă utilizată pentru materialele cu temperaturi cuprinse între (-10 ... + 60)°C;  bandă metalică, care poate fi confecţionată din: ▪ oţel carbon pentru materialele care au tendinţa de aderare la banda cauciucată şi au temperatura mai mare de + 60°C; ▪ oţel inoxidabil pentru procesele tehnologice care impun condiţii severe de igienă (benzi de tranşare, sortare etc.); ▪ împletitură de sârmă pentru procesele tehnologice în care transportul se face prin zone calde (cuptoare). Elementele constructive ale unui transportor fix cu bandă sunt prezentate în figura 5.7.

190

Fig. 5.7. Transportor cu bandă. 1 - bandă de transport; 2-tambur de antrenare; 3 - tambur de întindere; 4 - role de susţinere a ramurii active a benzii; 5 - role de susţinere a ramurii pasive; 6 - perete lateral de tablă; 7 - postament pentru susţinere bandă; 8 - motor electric de acţionare a benzii.

Un transportor mobil cu bandă are elementele componente prezentate în figura 5.8. Rolele care susţin ramura activă (superioară) pot fi montate în trei moduri: pe un rând, pe două rânduri sau pe trei rânduri (Figura 5.9.).

Fig. 5.8.. Transportor mobil cu bandă

Fig. 5.9. Dispunerea rolelor de susţinere 1 - bandă; 2 - role de susţinere superioare; 3 - role de susţinere inferioare; 4 - cadru de susţinere; 5 - materialul transportat; 6,7 - plăci de fixare a rolelor.

Capacitatea de transport a benzii se determină cu relaţia: Q = 3,6 A v  k,

[t/h]

unde:

191

-

A este secţiunea transversală a grămezii de produs transportat [m2]; Pentru calculul aproximativ al secţiunii transversale a grămezii, se poate utiliza relaţia: A =

2  b  h , [m2]; 3

-

v este viteza de transport a benzii, [m/s];

-

 este greutatea specifică a materialului transportat, [kg/m3];

-

k este un coeficient care ţine seama de unghiul de înclinare a benzii şi poate avea următoarele valori:

k = 1 pentru α = 00; k = 0.8 pentru α = 200.

Fig. 5.10. Transportoare cu banda

Viteza de transport este un alt parametru caracteristic. Viteza benzii se alege în funcţie de tipul produselor transportate, precum şi în funcţie de productivitate. Pentru transportul sarcinilor în bucăţi se vor lua viteze de transport mai mici decât pentru sarcinile în vrac, astfel: - pentru sarcini mărunte cu masa 15-20 kg, v = 1,2 - 1,6 m/s; - pentru saci cu făină, v = 1-1,6 m/s; - pentru lăzi, butoaie, v = 0,5 - 1 m/s. Recomandări privind alegerea vitezei benzii sunt date în tabelul 5.4 şi tabelul 5.5. Tabelul 5.4 Viteza de transport în funcţie de material Sarcina de transportat Viteza [m/s] Sarcina de transportat Grâu, secară, porumb, orz, ovăz 2,5-4,5 Seminţe soia

Viteza [m/s] 2,5-3,5

Seminţe floarea soarelui

2-2,5

Ştiuleţi porumb

1,5-1,75

Seminţe bumbac

1,5-2

Deşeuri cereale

0,8-1,2

192

Tabelul 5.5 Viteza benzii şi productivitatea transportorului în funcţie de lăţimea B Lăţimea benzii B [mm] 600-650 750-800 900-1000 1100-1200

Parametru Viteza benzii [m/s] Productivitate [t/h]

400

500

2,5

3,5

3,5

4,5

4,5

4,8

50

100

175

350

500

800

5.2.3. Transportoare cu cupe Mai sunt denumite şi elevatoare cu cupe şi sunt destinate pentru transportul produselor pe verticală până la înălţimi de 30 m sau sub un anumit unghi de înclinaţie. Elevatoarele cu cupe se clasifică după următoarele criterii: a. după mobilitate:

b. după direcţia de

c. după natura

transport:

suportului cupelor:

-

fixe

-

verticală

-

cu bandă

-

mobile

-

înclinat

-

cu lanţ

-

orizontală + verticală

Cupele pot avea forme şi dimensiuni diferite, în funcţie de natura produselor transportate (fig. 5.11.1.). Cupele pot fi montate pe o bandă cauciucată (fig. 5.11.2.a) sau pe un lanţ purtător (fig. 5.11.2.b)

Fig. 5.11.1. Tipuri de cupe

193

a

b

Fig. 5.11.2. Moduri de montare a cupelor: a – pe bandă; b – pe lanţ În funcţie de viteza de transport, elevatoarele cu cupe pot avea trei moduri de descărcare: -

cu descărcare gravitaţională;

-

cu descărcare centrifugală;

-

cu descărcare gravitaţional - centrifugală sau mixtă; Modul de descărcare al cupelor se poate determina exprimând forţele care acţionează

asupra produselor în timpul procesului de descărcare. Se consideră o particulă de material de greutate G, situată pe tamburul superior în zona de descărcare şi care se deplasează pe o traiectorie circulară. Asupra particulei de material acţionează forţa de greutate G şi forţa centrifugală Fcf. Se compun cele două forţe care acţionează asupra particulei după metoda paralelogramului şi se obţine rezultanta notată cu R (figura 5.11). Se prelungeşte suportul rezultantei R până va intersecta axa verticală a tamburului într-un punct notat cu litera C. Distanţa de la punctul C până la centrul de rotaţie O al tamburului se notează cu litera h (OC = h). În funcţie de lungimea segmentului OC şi Fig. 5.11. Forţele ce acţionează asupra particulei de material

raza r al tamburului superior, cele trei moduri de

1 - tamburul superior; 2 - particula de material

194

descărcare se exprimă astfel: -

dacă h < r are loc descărcare centrifugală;

-

dacă h = r are loc descărcare centrifugală - gravitaţională;

-

dacă h > r are loc descărcare gravitaţională. Din punct de vedere constructiv, un elevator cu cupe se compune din următoarele

elemente (figura 5.12):

Fig. 5.12 Elevator cu cupe 1 - gura de alimentare; 2 - gura de evacuare; 3 - tambur de acţionare; 4 - tambur de întindere a benzii cu cupe; 5 - banda cu cupe; 6 - cupe; 7 - carcasa exterioară.

Fig. 5.13 Elevator cu cupe pentru transportul pe orizontlă şi verticală 1 - role pentru schimbarea direcţiei; 2 - lanţ de transport; 3 - cupe; 4 - ghidaj pentru răsturnarea şi golirea cupei.

Capacitatea de lucru pentru un transportor cu cupe se poate determina cu relaţia următoare:

i Q = 3,6  v    , a

195

[t/h]

unde: -

i reprezintă capacitatea unei cupe, [dm3];

-

a reprezintă pasul cupelor, [m];

-

v reprezintă viteza benzii cu cupe, [m/s]. Pentru descărcarea gravitaţională v = 0,25 - 1,6 m/s, iar pentru descărcare centrifugală v = 0,8 - 3,2 m/s;

-

 reprezintă greutatea specifică a materialului, [kg/m3];

-

ψ reprezintă un coeficient care ţine seama de gradul de umplere al cupelor. Acest coeficient poate avea diferite valori în funcţie de tipul materialului transportat: ψ = 0,4 pentru rădăcinoase; ψ = 0,8 pentru grăunţe; ψ = 0,9 pentru făinuri;

Fig. 5.14. Elevator cu cupe

5.2.4. Transportoare cu racleţi

Transportorul cu racleţi este cunoscut în practică şi sub denumirea de redler, după numele inventatorului, Alfons Redler. Acestea au ca principiu de funcţionare alunecarea materialului într-un jgheab fix, sub acţiunea unor elemente mobile.

Fig. 5.15. Transportor cu racleţi. a - cu ramura superioară activă; b - cu ramura inferioară activă; 1 - alimentare; 2- evacuare; 3 - tambur acţionare; 4 - tambur întindere; 5 - ramura activă.

Materialele transportate sunt: cereale şi produse prelucrate din acestea, ingredientele nutreţurilor combinate, seminţe oleaginoase, malţ, sare, zahăr, cafea, cacao etc.

196

Productivitatea acestor transportoare poate atinge 200 t/h, pentru trasee cu lungimi de până la 100 m. În funcţie de natura sarcinilor şi de productivitate, viteza lanţului poate fi 0,2 – 0,6 m/s. Din punct de vedere constructiv, un transportor cu racleţi se compune dintr-un lanţ de tracţiune pe care sunt montaţi racleţii, tambur de acţionare şi tambur de întindere a lanţului şi o carcasă de secţiune dreptunghiulară. Forma racleţilor este diferită, în funcţie de natura produselor transportate. Aceste transportoare se pot realiza în două variante constructive: cu ramura superioară activă şi cu ramura inferioară activă (Figura 5.15). În figura 5.16. se prezintă cele două variante constructive de redlere.

a.

b. Fig. 5.16. Transportor cu racleţi.

a - cu ramura superioară activă; b - cu ramura inferioară activă;

În figura 5.17. se prezintă elementele de transport (racleţii) montate pe lanţuri cu zale.

Fig. 5.17. Tipuri constructive de racleţi.

197

Capacitatea de lucru a unui transportor cu racleţi se determină cu relaţia următoare: i Q = 3,6  v    k , [t/h] a

unde: -

i reprezintă volumul de material cuprins între doi racleţi consecutivi, [dm3];

-

a reprezintă distanţa dintre doi racleţi consecutivi (pasul), [m];

-

v reprezintă viteza lanţului de transport, [m/s];

-

 reprezintă greutatea specifică a materialului, [kg/m3];

-

k reprezintă un coeficient care exprimă gradul de uniformitate a materialului transportat: k = (0,6-0,9);

5.2.5. Transportoare elicoidale Transportorul elicoidal care se mai numeşte transportor melcat (melc) sau şnec se utilizează pentru transportul produselor pe direcţie orizontală, înclinată sau pe verticală. Transportoarele elicoidale sunt utilizate pentru transportul cerealelor, făinii, nutreţurilor, furajelor rădăcinoase, pastei de carne etc. pe distanţe relativ scurte, având productivităţi mici şi mijlocii, până la 80-100 t/h. Ele sunt instalaţii simple, ieftine, comode în exploatare. Au dimensiuni de gabarit reduse, oferind posibilitatea încărcării şi descărcării uşoare în diferite puncte. Prin construcţia lor sunt închise ermetic şi împiedică răspândirea prafului în atmosferă. Ca dezavantaje trebuiesc enumerate: consumul mare de energie, uzura puternică a jgheabului şi a melcului, mărunţirea materialelor fragile în timpul transportului şi sensibilitatea la suprasarcină. Suprafaţa purtătoare al transportoarelor elicoidale este un jgheab închis prin care circulă materialul introdus prin unul sau mai multe puncte. Suprafaţa purtătoare poate fi semicilindrică deschisă, închisă sau circulară. Materialul se deplasează prin alunecare, fiind împins de suprafaţa de lucru elicoidală a unui melc rotativ, coaxial cu jgheabul. Construcţia unui transportor elicoidal orizontal este prezentată în figura 5.18 şi figura 5.19. În jgheabul 6, coaxial cu acesta este montat melcul 8, rezemat pe unul sau mai multe lagăre intermediare 7 şi pe lagărele de capăt 9. Melcul este antrenat de motorul electric 1, prin intermediul reductorului 3 cuplate prin cuplajele 2 şi 4. Încărcarea materialului se face prin gura de alimentare 5 situată în partea superioară a jgheabului, iar descărcarea prin gura de evacuare de capăt 10, situată în partea inferioară (Fig. 3.15). În cazul în care transportorul mai

198

are şi o gură de evacuare intermediară, aceasta trebuie să fie prevăzută cu un dispozitiv de închidere tip şubăr.

Fig. 5.18. Transportor elicoidal

Fig. 5.19. Transportor elicoidal. 1 - melc; 2- suprafaţă purtătoare; 3 - capac superior; 4 - alimentare; 5 evacuare; 6 - capac cu lagăr de capăt; 7 - lagăr intermediar.

O altă variantă este cazul transportorului cu alimentare pe ambele capete şi cu descărcare pe mijloc, în care caz elicea melcului are înclinări diferite (fig. 5.20).

Fig. 5.20. Transportor elicoidal cu două guri de alimentare.

199

Arborii melcului se execută cu secţiune tubulară, sau circulară plină, în tronsoane de 2-4 m. La lungimi mici se preferă arborii tubulari, a căror asamblare se face mai comod. La lungimi mari se preferă arborii cu secţiune plină, care Fig. 5.21. Arbore cu melc

pentru aceleaşi solicitări au secţiuni mai mici. Arborele 1 (Fig. 5.21) are secţiune tubulară cu diametrul d, pe el fiind sudată elicea 2 a melcului cu diametrul D. Pentru asamblarea tronsoanelor arborelui şi sprijinirea sa în lagărele intermediare se utilizează fusurile 4. Elicea melcului se execută prin matriţare din tablă de oţel cu grosimea de 2-8 mm. Pentru transportul sarcinilor în bucăţi

Fig. 5.22. Variante constructive de elice

mijlocii, sau bulgări, melcul se execută cu elicea formată dintr-o bandă de oţel lat, fixată cu spiţe pe arbore (fig. 5.22. a), iar pentru transportul materialelor aderente, sau a celor care din motive tehnologice trebuie amestecate în timpul transportului, melcul se execută cu palete dispuse după o elice (fig. 5.22. b), sau cu spire continue cu margine dinţată (fig. 5.22. c). Transportoarele verticale cu melc se utilizează pentru transportul cerealelor, făinii, pastei

din

carne,

nutreţurilor,

furajelor

rădăcinoase. Înălţimea de ridicare este 12-15 m, iar productivitatea, la un diametru de 300 mm este de 80-100 m3/h. Elementele componente ale unui transportor vertical sun prezentate în figura 5.23 unde 1 este gura de alimentare, 2 reprezintă jgheab cilindric, 3 spira melcului vertical, 4 axul melcului vertical, 5 este lagăr Fig. 5.23. Transportor melcat vertical

inferior iar 6 este melc orizontal.

200

Transportoarele melcate înclinate pot fi fixe sau mobile. La un transportor melcat înclinat mobil (fig. 5.24) încărcarea se realizează prin gura de alimentare 1, de unde materialul este preluat de melcul 3 care se roteşte în carcasa cilindrică 4 şi transportat până la gura de evacuare 2. Melcul este antrenat în mişcare de rotaţie de către motorul electric 5 montat pe carcasă prin intermediul transmisiei cu curele 6. Carcasa este susţinută de saşiul 7 care permite şi modificarea unghiului de înclinare.

Fig. 5.24. Transportor melcat înclinat mobil

Capacitatea de transport a unui melc se determină cu următoarea relaţie: Q = 60

 (D2 − d 2 ) 4

 n  p    k  , [t/h]

unde: -

D reprezintă diametrul spirei melcului, [m];

-

d reprezintă diametrul axului melcului, [m];

-

n reprezintă turaţia melcului, [rot/min]

-

p reprezintă pasul spirei melcului, [m];

-

 reprezintă greutatea specifică a materialului transportat, [kg.m3];

-

k reprezintă un coeficient care ţine seama de unghiul de înclinare al transportorului: k = (1 - 0,02) unde  este unghiul de înclinare;

-

ψ reprezintă un coeficient ce ţine seama de gradul de umplere: ψ = (0,2-0,5);

5.2.6. Transportoare pneumatice Transportoarele pneumatice fac

parte din instalaţii complexe destinate pentru

transportul cerealelor, măcinişurilor şi a materialelor fibroase.

Granulaţia obişnuită a

materialului transportat este de 3 - 4 mm, putând ajunge la maxim 80 mm. Pentru o bună exploatare a instalaţiei de transportat, dimensiunea particulelor nu trebuie să depăşească 0,30,4 din diametrul conductei. 201

Productivitatea instalaţiilor de transport pneumatic poate fi de 200- 300 t / h, la un consum de energie de 5kW / tona de material transportat. Instalaţiile pneumatice mobile deplasează sarcini pe distanţe de 10-50 m, iar cele staţionare pot deplasa sarcini pe sute de metri. Transportul pneumatic este igienic, are productivitate mare, este rapid, se realizează fără pierderi de material, are o exploatare uşoară şi permite o automatizare dezvoltată. Ca dezavantaj poate fi menţionat că necesită un consum mare de energie, instalaţii de forţă scumpe. Principiul de funcţionare al acestor instalaţii constă în introducerea materialului într-un curent de aer şi transportarea lui până la locul de destinaţie, unde este separat de aer. El se bazează pe efectul curentului de aer ce se deplasează într-o conductă de jos în sus, asupra unei particule de material aflată în interiorul conductei. Asupra particulei vor acţiona două forţe: forţa de gravitaţie (G) şi forţa dată de presiunea aerului asupra particulei (Fd), figura 5.25. Cum presiunea aerului depinde de viteza curentului de aer, crescând odată cu aceasta , sunt posibile trei cazuri: -

viteza este prea mică şi particula va cade;

-

viteza este mare şi particula va urca;

-

la o anumită viteză, forţa dată de presiunea aerului va echilibra greutatea particulei şi aceasta va rămâne în suspensie în curentul de aer. Această viteză se numeşte viteză de plutire sau viteză

critică şi se determină experimental pentru fiecare material. Pentru deplasarea materialului este necesară realizarea unei viteze mai mari decât viteza de plutire, prin crearea unei diferenţe de presiune între extremităţile instalaţiei. Un transportor pneumatic se compune in principiu din

Fig. 5.25. Forţele care acţionează asupra particulei

ventilator centrifugal, conducte de transport, gură de alimentare şi evacuare, cicloane şi filtre pentru separarea prafului. Din punct de vedere funcţional, transportoarele pneumatice pot fi de trei tipuri: a. Instalaţie de transport pneumatic prin aspiraţie; b. Instalaţie de transport pneumatic prin refulare; c. Instalaţie de transport pneumatic prin aspiraţie şi refulare (mixtă); a. Instalaţia de transport pneumatic prin aspiraţie La instalaţia de transport pneumatic prin aspiraţie (fig. 5.26), ventilatorul 6 creează în întreaga instalaţie o depresiune, astfel încât, prin sorbul 7 introdus în grămada de material,

202

odată cu aerul este aspirat şi materialul care trebuie transportat. Deoarece depresiunea recomandabilă este de 0,5105 N/m2 (la depresiuni mai mari funcţionarea instalaţiei devine necorespunzătoare), acest procedeu se utilizează numai pentru transportul pe distanţe scurte. Prin conducta 2 aerul împreună cu materialul ajunge în ciclonul 3, unde datorită scăderii vitezei aerului, determinată de creşterea de secţiune , materialul se depune şi este golit prin ecluza 4. Aerul conţinând încă praf pătrunde în ciclonul 5, unde particulele de praf sunt evacuate prin ecluza, iar aerul curăţat este aspirat de ventilatorul centrifugal, care îl trimite în atmosferă.

Fig. 5.26. Instalaţie de transport pneumatic prin aspiraţie

b. Instalaţie de transport pneumatic prin refulare La instalaţia de transport pneumatic prin refulare (fig. 5.27), ventilatorul (compresorul) se plasează la începutul conductei, refulând aer comprimat în conductă la o suprapresiune corespunzătoare pentru învingerea rezistenţelor hidraulice ale traseului, care poate fi de lungimi mari. Aerul refulat de ventilatorul centrifugal (sau compresorul) 1 trece prin rezervorul de aer 2 necesar pentru menţinerea constantă a presiunii în instalaţie şi ajunge în conductă de transport 4. Pe această conductă este montată gura de alimentare 3 prin care se încarcă produsul care trebuie transportat. Produsul este preluat de curentul de aer şi transportat până la locul de depozitare, unde în ciclonul 5 are loc separarea aerului de produsul care va fi evacuat prin ecluza 6. Aerul amestecat cu praf care iasă din ciclon este condus la filtrul cu saci 7 de unde ajunge în atmosferă.

203

Fig. 5.27. Instalaţie de transport pneumatic prin refulare

c. Instalaţie de transport pneumatic prin aspiraţie şi refulare Aceste instalaţii lucrează parţial prin aspiraţie (înainte de ventilator ) şi parţial prin refulare (după ventilator) şi rezultă din combinarea celor două sisteme prezentate mai sus. Se utilizează pentru transportul materialelor pe distanţe lungi şi cumulează avantajele aspirării simultane din mai multe puncte (propriu instalaţiilor prin aspiraţie) şi al evacuării în puncte diferite (propriu transportoarelor cu refulare).

Fig. 5.28. Instalaţie de transport pneumatic prin aspirare - refulare

La această instalaţie (fig.5.28) materialul este aspirat din grămada 1 prin sorbul 2, trece apoi prin conducta 3 în ciclonul de separare 4, de unde prin roata ecluza 5 este introdus în conducta 8, aflată după ventilatorul centrifugal. Aerul amestecat cu praf din ciclonul 4 este trecut printr-un filtru 6 şi intră în ventilatorul 7, de unde trece în conducta 8, antrenează materialul introdus în conductă prin roata ecluza 5 şi-l transportă în silozul 9, unde materialul

204

se depozitează, iar aerul iese afară după ce în prealabil a fost trecut printr-un filtru. Ventilatorul centrifugal 7 aflat în instalaţie creează depresiune în conducta 3 şi suprapresiune în conducta 8. Elemente de calcul ale instalaţiilor pneumatice Viteza de plutire vp poate fi determinată teoretic considerând o particulă de material de diametru “d” şi masă “m”, aflată în interiorul unei conducte verticale de transport pneumatic cu diametrul Dc, în care aerul circulă cu viteza va (fig. 5.25). Expresia de calcul a vitezei de plutire este următoarea: vp = c 

28,4  d   m

a

,

[m/s]

unde: Tabelul 5.6. (Hapenciuc M, 2004) Materialul Grâu Orz Secară Porumb Seminţe de rapiţă Seminţe de in Seminţe de mac Seminţe de bumbac Smochine uscate

Viteza de plutire [m/s] 9,8 8,7 2,5 9,5 8,2 5,2 2,5-4,3 9,5 11,9-13,2

d reprezintă diametrul particulei de material,

-

[m]; ρm

-

reprezintă

greutatea

specifică

a

materialului, [kg/m3]; ρa reprezintă greutatea specifică a aerului,

-

[kg/m3]. ρa = 1,2047 kg/m3; c reprezintă un coeficient ce ţine seama de

-

dimensiunile bucăţilor de material, c = (0,6 1). În tabelul 5.6. se prezintă valori ale vitezei de plutire pentru câteva produse.

Tabelul 5.7. (Hapenciuc M. 2004) Materialul Grăunţe (grâu, porumb, orz) Ovăz Măcinişuri Masă verde ,tocată Fibroase uscate, tocate

Viteza de transport, [m/s] 25-35 22-30 18-30 30-32 15-20

Viteza de lucru a aerului care trebuie să asigure deplasarea materialului, numită şi viteza de transport se stabileşte cu relaţia : va = (2,5 - 3,5)vp,

[m/s]

Această viteză trebuie să fie în limitele: 15m/s ≤ va ≤ 35 m/s. În tabelul 5.7. se prezintă valori ale vitezei de transport a aerului pentru câteva

produse.

205

Viteza optimă a curentului de aer este acea viteză care asigură transportul materialului şi nu produce înfundarea conductei. Mărirea vitezei aerului peste punctul optim determină o creştere rapidă a consumului de putere necesar transportului pneumatic. Diametrul conductelor (Dc) pentru transportul pneumatic se determină cu relaţia următoare:

Dc 

4  Qa 1 Qa , [m]  3600    va 53 va

unde: -

Qa reprezintă debitul de aer necesar pentru transportul pneumatic în instalaţie, [m3/h];

-

va reprezintă viteza de lucru a aerului, [m/s].

5.3. EXPLOATAREA, ÎNTREŢINERE ŞI REPARARE SISTEMELOR DE TRANSPORTAT PRODUSE SOLIDE 5.3.1 Exploatarea sistemelor de transportat Instalațiile şi utilajele de transportat folosite în industria alimentară sunt supuse unor condiții de lucru relativ grele. Materialele transportate, ce pot fi: pulverulente, granulare, în bucăți, precum şi produsele preambalate transportate în cutii sau lăzi pot determina, în anumite condiții de exploatare, accelerarea uzării pieselor, subansamblelor, echipamentelor. Totodată, diversificarea continuă a proceselor tehnologice conduce la adoptarea unor soluții de transport moderne. Toate aceste probleme impun tratarea cu maximă seriozitate a activității de exploatare care trebuie să se desfășoare în condiții optime, la parametrii prescriși de cartea tehnică a instalației, spre a determina o cât mai mare disponibilitate a acestor instalații. Exploatarea corectă a acestor instalații nu se poate efectua fără o bună calificare profesională, fără însușirea temeinică a instrucțiunilor emise de furnizor, privind exploatarea lor. Pe durata exploatării instalațiilor de transport trebuie să se organizeze şi o activitate optimă de întreținere şi reparare, avându-se în vedere următoarele obiective principale:

206

▪ menținerea instalațiilor şi utilajelor de transportat în bună stare de funcționare, ceea ce înseamnă că operațiile de întreținere şi reparare au rolul de a conserva sau restabili capacitatea utilajului pentru o funcționare cât mai îndelungată; ▪ reducerea la minim a cheltuielilor provocate de întreruperi datorate avariilor, stagnărilor etc.; ▪ optimizarea cheltuielilor de întreținere prin adoptarea unor programe judicios întocmite în vederea reviziilor si reparațiilor; ▪ îmbunătățirea performantelor unor piese sau subansambluri prin asigurarea unor condiții optime de funcționare, prin creșterea durabilității şi siguranței lor în exploatare. O exploatare corectă a instalațiilor de transport determină o mare disponibilitate a acestora. Disponibilitatea caracterizează un sistem tehnic din punct de vedere al fiabilității şi al posibilităților sale de întreținere. Pentru a mari disponibilitatea unei instalații este necesara o cunoaștere perfectă a acesteia, a relației acesteia cu celelalte utilaje tehnologice, pe care le deservește. Procesul de cunoaștere începe cu studierea “Cărții tehnice “ a instalației, livrată de furnizor odată cu această, sau a “Memoriului tehnic, caietului de sarcini şi a documentației de execuție”, furnizată în unele cazuri de proiectant. Problemele fundamentale legate de exploatarea instalațiilor de transportat sunt: montarea, recepționarea instalațiilor şi punerea lor în funcțiune, ungerea, uzura instalațiilor şi tehnica securității muncii. 5.3.2. Montarea, recepționarea şi punerea în funcțiune a sistemelor de transportat Montarea instalațiilor de transport Montarea instalațiilor de transport este o operație dificilă, care trebuie făcută cu toată atenția, căci de corectă montare depinde în mare măsura funcționarea normală a acestora. Montarea se execută cu mijloace adecvate şi cu personal calificat, respectându-se instrucțiunile din cartea tehnică a acestora. Recepționarea şi punerea în funcțiune Una din primele etape ale vieții unei instalații este punerea în funcțiune de către utilizator a acesteia, în condiții normale de lucru. Pentru a se trece la această operație trebuiesc efectuate niște faze premergătoare. a) Controlul corectitudinii montajului

207

Această se efectuează prin studierea documentației de baza (memoriu tehnic, caiet de sarcini, documentație de execuție), verificându-se : •

așezarea corectă a utilajului în fluxul tehnologic;

•

strângerea corespunzătoare a șuruburilor;

•

montajul corect al dispozitivelor de alimentare şi preluare ale materialelor de transportat;

•

alimentarea corectă cu energie etc.

După montarea instalațiilor de transport se face proba acestora. Prima proba constă în rotirea manuală (sau cu un troliu exterior) a elementelor instalației. La această proba a instalației se verifică dacă nici unul din elemente nu se gripează şi rotirea se face ușor şi fără șocuri. La recepționarea instalațiilor de transport se va verifică încălzirea lagărelor, funcționarea transmisiilor cu roti dințate şi cu lanț din punct de vedere al zgomotului, încălzirea transmisiilor cu roti dințate să nu depășească limitele admise, transmisiile cu curea să nu patineze, motoarele să nu se încălzească excesiv, frânele să asigure oprirea mașinii în timpul stabilit şi dispozitivele de ungere să funcționeze normal. În afara acestora se mai fac o serie de verificări suplimentare specifice fiecărui tip de mașină. În cazul transportoarelor elicoidale trebuie să se verifice distantă dintre melc şi carcasă, pentru a se preveni alunecarea materialului în raport cu carcasa şi a se asigura avansul acestuia. În cazul transportoarelor cu lanț nu se admit devieri ale lanțurilor care se mișcă în plane paralele; nu se admit de asemenea șocuri în funcționarea lanțurilor, angrenarea zalelor lanțurilor cu rotile de lanț trebuie să se fac a simultan. În cazul transportoarelor cu banda se va urmări ca banda în mișcare să nu cada de pe role, să nu se scurgă materialul de pe banda, să nu patineze banda de pe toba de acționare, iar rolele de ghidare să se rotească liber. În cazul elevatoarelor cu lanțuri se vor face aceleași verificări ca şi în cazul transportoarelor cu lanțuri. În cazul elevatoarelor cu cupe se va avea în vedere ca la golirea cupelor materialul să nu cada înapoi, iar organul de tracțiune şi cupele să nu se lovească de carcasă. În final, pentru toate categoriile de instalații de transportat se va verifică la motoarele electrice jocul axial, apăsarea periilor, starea colectorului şi a izolației acestora. De asemenea

208

la electromagneții de frânare se va verifica mărimea cursei utile şi funcționarea lor fără blocare. La instalația electrică se vor verifica contactele, apărătoarele, prizele de curent şi întrerupătoarele de capăt. b) Proba de funcționare în gol Preliminar se verifică dacă au fost îndepărtate de pe utilaj toate sculele, obiectele sau materialele care au fost folosite la montaj. Se verifică apoi schemele de acționare şi de comandă, iar în cazul unor neconcordanţe cu realitatea se remediază imediat. Orice dubiu asupra corectitudinii soluției proiectantului sau a execuției se rezolva numai cu acordul proiectantului sau după caz a executantului şi această cu maximă urgentă. După depășirea acestei etape se pornește utilajul pe durate scurte, urmărindu-se dacă mersul acestuia este continuu, fără frecări sau zgomote nejustificat de mari. Pentru instalațiile de transport durată de mers în gol este de maxim 72 ore. Probele de funcționare în gol sunt necesare, deoarece utilajele sunt de dimensiuni mari şi de cele mai multe ori asamblarea se face la beneficiar. De regulă, rodajul este efectuat de executantul utilajului la locul de execuție, dar prin convenție între parți dacă utilajul are dimensiuni mari fiind constituit din mai multe componente care se asamblează la beneficiar, aceasta se face la beneficiar sub supravegherea executantului. Este foarte important ca rodajul să se efectueze corect, respectându-se prescripțiile de rodaj. Rodajul este etapa premergătoare exploatării de cea mai mare importantă pentru viată utilajului, care se face conectându-se motorul timp de 1,5-2 ore. Prin această proba se verifică încălzirea lagărelor, funcționarea corectă a transmisiilor, calitatea asamblărilor, funcționarea ungerii. Se verifică funcționarea corectă a organului de tracțiune, funcționarea dispozitivului de întindere, rigiditatea cadrului de susținere. Furnizorul utilajului are obligația să facă toate remedierile defecțiunilor apărute în perioada de rodaj. Deoarece rodajul este o etapă în care nu se produce, el trebuie redus la maxim. Această reducere se poate face numai printr-o prelucrare corespunzătoare a suprafețelor ce formează ajustajele pieselor în mișcare, utilizarea unor lubrifianți speciali (uleiuri aditivate), care să determine într-un timp scurt acomodarea suprafețelor în contact. c) Probe în sarcină După efectuarea probelor în gol se trece la efectuarea probelor în sarcină. La aceste probe utilajele sunt solicitate treptat până la valoarea nominală de lucru. Se verifică funcționarea corectă a tuturor subansamblelor, consumul de energie, randamentul instalației. Durata probelor în sarcină este de 8-16 ore, timp în care întreaga instalație de transport trebuie să atingă parametrii normali.

209

Simplă proba de productivitate nu este concludentă, instalația trebuie testată în ansamblul fluxului tehnologic în care este montat. După ce s-au materializat toate reglajele şi au fost soluționate toate problemele tehnice apărute se întocmește un proces verbal de recepție semnat de beneficiar şi de furnizor. În procesul verbal se vor consemna condițiile şi termenele de garanție. În timpul exploatării pornirea instalației se face după anumite reguli. Înaintea pornirii se verifică starea tuturor elementelor ei, dându-se atenție organului de tracțiune şi sistemului de ungere. Se conectează motorul pentru 1-2 secunde şi după o pauză de 10-15 secunde se conectează motorul pentru pornirea definitivă. În cazul în care instalațiile de transport fac parte dintr-o linie tehnologică, pornirea lor se face consecutiv, începând de la punctul final al liniei către punctul inițial, pentru a se evita supraîncărcarea uneia dintre ele. După pornirea instalației se deschid închizătoarele buncărelor de alimentare şi se reglează fluxul de material, astfel încât acesta să fie dirijat în mod corespunzător spre instalația de transport. Oprirea instalației unei linii tehnologice se face în sens invers pornirii, începându-se deci de la punctul inițial de încărcare al liniei, astfel încât la oprire, pe instalația de transport să nu mai existe material. Instalația de transport trebuie să posede un sistem de semnalizare optic sau acustic. În cele ce urmează se indică unele masuri specifice anumitor instalații de transport continuu. La transportoarele cu banda flexibilă, întinderea exagerată a benzii slăbește locul de asamblare şi banda devine foarte sensibilă fată de montarea incorectă a rolelor. La transportoarele cu banda în formă de jgheab, prin întinderea exagerată a benzii se micșorează secțiunea acestuia, ceea ce atrage după sine scăderea productivității instalației. De asemenea, nici micșorarea întinderii benzii sub valoarea admisibilă nu este permisă, caci creste săgeata benzii între role, materialul se revarsă, iar reglajul este îngreunat. În timpul funcționării transportorului trebuie urmărit ca toate rolele să se învârtească, căci nerotirea unei role duce la uzura rapidă a stratului protector de cauciuc al benzii. Stratul de protecție de cauciuc al benzii trebuie ferit de contactul cu materialele de ungere, căci acestea distrug cauciucul. În cazul funcționării transportoarelor cu banda flexibilă la temperaturi sub zero grade, trebuie ferită banda de umezeală, căci formarea unei cruste de gheată pe banda duce la apariția de fisuri în banda, care poate provocă ruperea benzii.

210

În cazul existentei mai multor pluguri descărcătoare, în diferite puncte ale traseului, numai unul trebuie să fie în poziție de funcționare, pentru evitarea unui consum inutil de energie. La transportoarele cu plăci pornirea instalației se face întotdeauna în gol, pentru a micșora forțele de inerție. În timpul funcționării trebuie urmărit ca toate rolele lanțului să se rotească. Rolele care nu se rotesc trebuie schimbate, căci deplasarea lanțului cu role gripate duce la uzura rapida a lanțului şi a șinelor de ghidare. Încovoierea ecliselor lanțului duce la defectuoasă angrenare a lanțului cu rotile stelate, de aceea orice defecțiune de acest gen trebuie remediată imediat. De asemenea, trebuie urmărită funcționarea corectă a tablierului; dezaxarea lui fată de axa transportorului indică o întindere inegală a lanțului, defect care trebuie urgent remediat. Pornirea elevatoarelor se face de asemenea în gol, pentru micșorarea forțelor de inerție. Se deschid apoi închizătoarele buncărelor de alimentare, reglând debitul de material astfel încât acesta să nu înfunde piciorul elevatorului, iar cupele să fie umplute normal. Este interzisă încărcarea elevatorului peste capacitatea lui normală. Trebuie urmărit ca la gurile de încărcare şi descărcare să nu se formeze bolti, care să împiedice fluxul normal de material. Dacă elevatorul nu a fost corect montat, în anumite locuri se aud loviturile cupelor de carcasa corpului. Dacă loviturile se aud pe întreaga înălțime a elevatorului, acest lucru indică desprinderea parțială a unei cupe de organul de tracțiune. Organul de tracțiune nu trebuie să fie întins exagerat, căci acest lucru mărește consumul de energie, slăbește locul de asamblare (în cazul benzii) şi îl face sensibil la inexactitățile de montaj. Dar nici întinderea insuficientă nu este de recomandat, căci îngreunează reglarea funcționării elevatorului. Vibrația puternică a organului flexibil indică necesitatea măririi întinderii. La elevatoarele cu lanțuri, acestea trebuie întinse egal, căci altfel cupele se înclina. La elevatoarele cu banda, aceasta nu trebuie să iasă în afara marginilor tobelor. Poziția necorespunzătoare a benzii fată de tobe poate proveni din dezaxarea acestora, în plan vertical sau orizontal, sau din cauza aderării materialului transportat la tobă. În timpul funcționării elevatorului toate ușile de vizitare din carcasa trebuie să fie ermetic închise. Oprirea elevatorului se va face numai după golirea tuturor cupelor. La oprire, frâna sau opritorul cu clichet nu trebuie să permită mersul invers al organului de tracțiune, pe o distantă

211

sesizabilă cu ochiul liber. După oprirea elevatorului se curăță tobele (rotile stelate), lagărele şi piciorul elevatorului, de materialul transportat. Pornirea transportoarelor elicoidale se face în gol pentru a se evită momentele de torsiune mari la pornire. Încărcarea cu material se face treptat. În timpul funcționării trebuie urmărită comportarea normală a lagărelor intermediare, fusurile arborelui şi cuzineții lagărelor fiind elementele cu durabilitatea cea mai redusă, datorită abrazivității materialului şi suprafeței relativ mici de reazem a fusului în lagăr. Este necesar ca lagărele să fie unse corespunzător, iar fixarea lor trebuie să fie verificată regulat, pentru a evita eventuala lor deplasare fată de poziția normală de funcționare. O durabilitate redusă au de asemenea, capetele elicei melcului spre lagărele intermediare. Pentru a nu se mari lungimea de întrerupere a elicei melcului în dreptul lagărelor intermediare, care poate duce la înfundarea transportorului în aceste puncte, în timpul exploatării transportorului, elicea trebuie regulat refăcută la dimensiunile inițiale, cu ajutorul sudurii. În timpul funcționării trebuie urmărită asamblarea ermetică a tronsoanelor între ele şi a capacelor de carcasă. Oprirea transportorului se face numai după golirea lui. 5.3.3. Ungerea şi uzura sistemelor de transportat

Ungerea sistemelor de transport O exploatare rațională a instalațiilor de transportat necesită ungerea repetată a elementelor şi mecanismelor care servesc la transmiterea şi transformarea mișcării. În Anexa ?? sunt prezentate câteva recomandări privind metodele de ungere, consumul de lubrifiant, termenele de ungere pentru cele mai importante elemente şi mecanisme folosite la transmiterea şi transformarea mișcării. În cazul în care instalația lucrează în mediu cu mult praf, uleiul trebuie schimbat mai des sau dacă este posibil să se folosească cuzineți speciali, care funcționează fără ungere.

Uzura sistemelor de transport Orice instalație este supusă unei uzuri fizice şi unei uzuri morale.

Uzura fizică

presupune modificarea formei, dimensiunilor sau proprietăților organelor de mașini, datorită frecării sau acțiunii factorilor exteriori, cum ar fi: umiditate, acizi, temperatura înaltă etc. În

212

cazul cablurilor, după trecerea unei anumite perioade de funcționare, sârmele din componentă toroanelor încep să se rupă. În cazul lanțurilor articulate, după un timp de funcționare se uzează articulațiile şi se lungesc zalele, fapt care duce la modificarea pasului lanțului, deci la o funcționare cu șocuri. De asemenea, după un anumit timp, materialul obosește şi din această cauză este necesară încercarea lanțurilor care se află în exploatare. Benzile instalațiilor de transportat se uzează fie datorită diferenței de viteza dintre bandă şi materialul care se încarcă, fie datorită dispozitivelor cu scut de descărcare, fie datorită atingerii parților laterale ale benzii de batiul mașinii. Roţile pentru cablu se uzează în zona canalelor în care se aşează cablul, datorită alunecării dintre cablu şi roată. În cazul cuzineților lagărelor, uzura se datorește fie unei ungerii insuficiente sau utilizării unui ulei necorespunzător, fie pătrunderii impurităților între suprafețele de frecare, fie montajului sau toleranţelor greșite. Canalele cuzineților trebuie să fie tăiate corect, iar alimentarea lor cu ulei să se facă în afara zonei de presiune maximă. În cazul transmisiilor cu roti dințate şi cu șurub melc – roată melcată pentru a se evita uzura prematura este necesar ca prelucrarea danturii să fie îngrijită, ungerea danturii să fie asigurată, să fie respectat jocul necesar între pofilele dinților, să nu pătrundă impurități între suprafețele de lucru şi să se evite șocurile puternice. În cazul frânelor se uzează căptușeala saboților sau a benzilor, tamburele de frână, conurile discurilor de frână etc. Pentru a se evita o uzura mărită şi neuniformă a suprafețelor de frecare ale frânelor este necesar ca repartizarea presiunilor să se facă uniform pe suprafețele de frecare fără ca să se depășească presiunile specifice admisibile, să se evite pătrunderea impurităților pe suprafețele de frecare şi să se facă o reglare corectă a frânei. În cazul în care cheltuielile cu reparațiile necesare recondiționării tuturor organelor uzate ale instalației, depășesc cheltuielile pentru reproducția instalației în momentul când se determină uzura să fizică, reparația instalației nu mai este rentabilă şi este indicat ca instalația să fie înlocuită cu una nouă. Uzura morală presupune reducerea valorii unei mașini sau instalații datorită construirii unor modele mai perfecționate, cu un cost mai scăzut. Atât uzura fizică cât şi uzura morală a unei mașini sau instalații contribuie la scăderea valorii inițiale a acesteia; cu toate acestea, urmările economice ale uzurii fizice şi ale uzurii morale nu sunt aceleași. O mașină sau instalație uzată fizic nu mai poate fi utilizată în producție până după repararea ei, pe când cea uzată moral poate fi utilizată în producție dacă cele de construcție

213

nouă nu sunt suficiente. Pe de altă parte uzura morală a unei mașini sau instalații poate fi îndepărtată prin modernizarea ei. Dacă cheltuielile pentru modernizare sunt mai mari decât cele pentru reproducția ei, modernizarea nu mai este rentabilă şi este indicat ca instalația să fie înlocuită cu una nouă.

5.3.4. Repararea sistemelor de transportat Utilajele de transport (transportoarele) se planifică pentru a intra în reparaţii RC1 după 3 - 6 luni, RC2 după 10 luni - 1 an, RK după 1-3 ani. Reparaţia va cuprinde operaţii pregătitoare, precum şi operaţii de reparaţie propriu-zisă: -

înainte de oprire se va lăsa să funcţioneze utilajul nealimentat, pentru a se goli materialul aflat în el;

-

întreruperea circuitelor electrice în vederea asigurării împotriva pornirii nedorite a utilajului;

-

demontarea carcaselor şi curăţirea lor minuţioasă de resturile de material care a aderat în timpul funcţionării utilajului;

-

demontarea pieselor componente, verificarea elementelor supusa uzurii, verificarea lagărelor, lanţurilor şi rulmenţilor;

-

sortarea pieselor în trei categorii: piese bune, ce vor putea fi refolosite imediat, piese ce vor putea fi remontate după recondiţionare şi piese ce urmează a fi înlocuite;

-

recondiţionarea pieselor şi elementelor defecte;

-

remontarea utilajului;

-

ungerea lui;

-

pornirea şi probarea utilajului. Proba utilajului după terminarea reparaţiei se va face în modul următor: o se va acţiona utilajul manual, până ce acesta va parcurge un ciclu complet, pentru a se putea sesiza eventualele frecări suplimentare sau blocări; o se verifică sensul de rotire al motoarelor electrice; o se execută rodajul mecanic; o se face proba în gol; o se pune în funcţiune sub sarcină, sub controlul şefului, direct.

214

Tabelul 5.8. Defecţiunile transportorului cu bandă, cauzele lor şi măsuri de remediere Defectul În timpul lucrului banda transportorului iese de pe linia de ghidaj

Rolele ele ghidaj nu se învârtesc. Banda saltă pe role

Banda se rupe pe margini Motorul electric se încălzeşte puternic şi chiar se opreşte

Transportoare cu bandă Cauza - S-a dereglat axul tamburului de acţionare sau de întindere a benzii; - Rolele de ghidaj n-au fost bine montate - Banda de transport nu a fost uniform întinsă - Nu s-a efectuat ungerea axurilor rolelor. - Rulmenţii rolelor s-au degradat

Remediere - Se verifică montarea corectă a axurilor tamburilor şi montarea rolelor deghidare. - Se întinde uniform banda

- Se efectuează ungerea cu lubrifianţi consistenţi - Se înlocuiesc rulmenţii cu defecţiuni - Banda înaintează în unghi - Se reglează direcţia de faţă de direcţia normală înaintare a benzii - Banda este supraîncărcată - Se reduce cantitatea de - Puterea motorului este insumaterial transportat ficientă - Se înlocuieşte motorul electric

Tabelul 5.9. Defecţiunile transportorului melcat, cauzele lor şi măsuri de remediere Defectul

Transportoare melcate Cauza

Remediere

Prin învârtirea manuală a melcului acesta rămâne fix sau se învârteşte greu, cu producere de zgomote

- S-a blocat axul melcului; - Între paletele acestuia şi carcasă a pătruns un corp străin;

- Se deschide capacul carcasei, se curăţă cuva şi se verifică integritatea palete lor şi a axului;

Se încălzesc lagărele axului transportorului

- Nu a fost efectuată ungerea; - Rulmenţii sînt degradaţi;

- Se efectuează ungerea cu lubrifiant consistent; - Se înlocuiesc rulmenţii uzaţi;

215

Tabelul 5.9. (continuare) Transportoare melcate Cauza

Defectul Productivitatea este inferioară celei proiectate

- Turaţia melcului este insuficientă; - S-a mărit distanţa dintre melc şi carcasă;

În timpul funcţionării în interiorul transportorului se aud zgomote

- S-au rupt paletele melcului; - A pătruns un corp străin în interiorul transportului;

Remediere - Se măreşte numărul de rotaţii prin schimbarea raportului de transmisie sau se înlocuieşte motorul electric; - Se rectifică melcul - pentru a se ajunge la distanţa indicată de cartea tehnică; - Se demontează şi se - înlocuieşte melcul; - Se curăţă transportorul;

5.3.5. Tehnică securității muncii Pentru asigurarea securității muncii la instalațiile de transportat este necesar a fi luate următoarele măsuri: • executarea unor panouri care să anunțe capacitatea de transport a mașinii; • construirea unor apărători peste curelele de transmisie, lanțuri, transmisii cu roti dințate şi cu șurub melc deschise etc.; • folosirea dispozitivelor de protecție cu semnalizare sonora, luminoasă sau mecanică şi asigurarea funcționării lor permanente prin examinarea sistematică, repararea sau înlocuirea lor; • asigurarea cerințelor impuse locului de lucru din punct de vedere al vizibilității, al comenzii rapide a mașinii, al circulației ușoare (căile de acces pentru muncitori să fie protejate cu plase de sârmă sau balustrade contra accidentelor). • folosirea dispozitivelor de protecție individuală (ochelari, mânuși de protecție); • verificarea circuitelor electrice cel puțin o dată pe an şi montarea unor panouri de avertizare cu scopul de a indică pericolul atingerii cu elemente neizolate prin care trece curentul electric; • interzicerea manipulării materialelor inflamabile în apropierea întrerupătoarelor electrice, pentru evitarea pericolului de incendiere;

216

• se vor afișa instrucțiunile de lucru şi normele de tehnică şi securitate a muncii specifice utilajului; • instalațiile de transport pot produce accidente şi avarii grave dacă nu sunt întreținute şi exploatate corespunzător, este necesara respectarea programului de controale periodice şi de revizie de către personalul de specialitate, conform instrucțiunilor şi recomandărilor furnizorului şi cu respectarea normelor departamentale; • se interzice accesul sau întreținerea cu scop de reparație a instalațiilor de transport în timpul funcționării acestora; • instalațiile de transport care degaja praf trebuise prevăzute cu învelitori speciale sau cu instalații de exhaustoare; • la transportoarele lungi se va prevedea un dispozitiv de oprire imediată în caz de avarie, care va fi accesibil din ambele parți ale transportorului; • transportoarele înclinate vor fi prevăzute cu un sistem automat de frânare care să împiedice mișcarea în sens invers a acestuia în cazul unei pene de curent; • capătul de descărcare al transportoarelor trebuie să treacă cu cel puțin 0,5 m peste platformă de descărcare sau al nivelului superior al buncărului pe care îl deservesc; • capetele de întoarcere cât şi cele de acționare vor fi prevăzute cu carcase; • este interzisă depunerea sau ridicarea de materiale manual; • este strict interzis fumatul şi accesul cu foc în zona transportoarelor; • la transportul sarcinilor individuale se vor monta paravane, parapete etc. spre a evita căderea sarcinilor de pe transportor; • se interzice deschiderea gurilor de vizitare a instalațiilor de transport, în timpul funcționării; • toate operațiile de întreținere, reparare şi revizie se fac numai de personalul calificat în acest scop şi numai după oprirea utilajului şi golirea acestuia de material; • este necesar să se facă instructajul de protecția muncii la întreg personalul ce lucrează cu instalațiile de transport şi să se urmărească pe teren modul de însușire şi de aplicare a instrucțiunilor de tehnică securității muncii.

217

6. UTILAJE ŞI INSTALAŢII PENTRU MĂRUNŢIREA PRODUSELOR SOLIDE 6.1. DEFINIRE, SCOP ŞI CLASIFICARE Materiile prime, produsele intermediare (semifabricate) sau produsele finite din industria alimentară se prezintă adesea la dimensiuni care impun reducerea acestora, fie în scopul accelerării realizării unor faze tehnologice, fie pentru obţinerea unui anumit produs din materia primă prelucrată, pentru facilitarea comercializării produsului sau pentru aducerea la o formă dorită (tabelul 6.1). Tabelul 6.1 Scopul operaţiei de mărunţire Scopul operaţiei Exemple de utilizare Accelerarea operaţiilor fizice şi creşterea - Dizolvări, încălzire, răcire, uscare, suprafeţei de contact interfazic extracţie etc. Accelerarea operaţiilor chimice şi biochimice

- Prealabil hidrolizei acide sau enzimatice a amidonului, plămădirii - zaharificării etc. Separarea constituenţilor dintr-un - Măcinarea cerealelor, tranşarea, aglomerat dezbrobonirea - Omogenizarea, emulsionarea, Obţinerea de amestecuri omogene amestecarea compuşilor solizi pentru produse tip instant etc. Realizarea fineţii necesare obţinerii unor - Conşarea ciocolatei, rafinarea unor calităţi senzoriale dorite paste alimentare etc. Obţinerea de amestecuri granulometrice - Obţinerea de mixturi alimentare de volum convenabil (eventual minim) pulverulente (condimente, produse pentru necesităţi de prelucrare, ambalare, instant, etc.) transport, consum Mărunţirea se defineşte ca operaţia de divizare, având ca scop reducerea volumului individual al particulelor materiale sub acţiunea forţelor mecanice sau hidraulice, materialele supuse mărunţirii putându-se prezenta iniţial în stare solidă, lichidă sau gazoasă. 6.1.1. Factorii care influenţează mărunţirea Mărunţirea solidelor este mult mai frecvent utilizată şi este mult mai importantă datorită marilor cantităţi de materii prime şi produse prelucrate şi consumului considerabil de

218

energie, din care totuşi numai o infimă parte (0,1 - 0,2%) se consumă efectiv pentru învingerea forţelor de coeziune, restul disipându-se inutil sau chiar dăunător sub formă de căldură. Factorii principali care influenţează operaţia de mărunţire sunt prezentaţi în tabelul 6.2. Tabelul 6.2 Principalii factori care influenţează mărunţirea Tipul factorilor

Factorii

Factori referitori la materialul iniţial supus - Cantitatea sau debitul; mărunţirii - Granulometria sistemului polidispers iniţial; - Temperatura de topire; - Duritatea; - Umiditatea; - Elasticitatea şi plasticitatea; Sensibilitatea termică şi chimică; Agresivitatea chimică; Factori referitori la produsul obţinut prin - Forma şi structura particulelor; Granulometria sau mărunţire mărimea produsului; Suprafaţa specifică; Densitatea în vrac; - Tendinţa de aglomerare a particulelor; Factori referitori la maşina de mărunţit - Modul şi durata de acţiune asupra materialului; - Temperatura de lucru; - Gradul de mărunţire; - Uzura suprafeţelor de mărunţire; - Impurificarea produsului mărunţit; Factori referitori la instalaţia de mărunţire - Numărul treptelor de mărunţire; - Interpunerea de separatoare între şi după treptele de mărunţire; - Tipul de transport al materialului; Factori generali referitori la operaţia de - Consumul energetic specific; mărunţire - Costul operaţiei; - Costul manoperei; - Tipul de funcţionare; - Tipul de mărunţire (uscată sau umedă); - Alţi factori specifici (de exemplu adjuvanţi);

6.1.2. Grad de mărunţire. Trepte de mărunţire Gradul de mărunţire, m, se defineşte ca raport între mărimea (diametrul) medie a particulelor materialului iniţial, D, şi mărimea (diametrul) medie a particulelor materialului rezultat ca efect al mărunţirii, d: m=

D d

Atunci când gradul de mărunţire total (considerat ca raport între mărimea particulei iniţiale şi finale) este prea mare, pentru a se obţine într-o singură operaţie de mărunţire se recomandă mărunţirea în mai multe trepte, gradul de mărunţire total fiind produsul gradelor

219

de mărunţire pe fiecare treaptă. Pentru industria morăritului, în mod expres, gradul de mărunţire se defineşte şi ca raport între suprafaţa nou creată şi suprafaţa iniţială a particulei: m' =

S f − Si Si

unde: Si este suprafaţa iniţială a particulei; Sf - suprafaţa finală a particulelor rezultate prin divizarea particulei iniţiale. Materialele supuse mărunţirii fiind mai mult sau mai puţin friabile, ca grad de tărie se consideră rezistenţa la compresiune, p (MPa), criteriu după care materialele se clasifică în: -

materiale moi: p < 10 MPa (sare, zahăr, cereale, oase etc.);

-

materiale semitari: p = 10 - 50 MPa (şamotă);

-

materiale tari: p > 50 MPa (sticlă, granit, cuarţ, bazalt etc.).

După gradul de mărunţire, operaţia de mărunţire se clasifică conform tabelului 6.3. Tabelul 6.3 Tipuri de mărunţire Dimensiunile maxime ale bucăţilor sau particulelor, mm Tipul de mărunţire

Materialul iniţial supus

Materialul final rezultat prin

mărunţirii

mărunţire

1300-200 140-50 50-10 25-3 sub 0,175

250 - 40 40-10 10-1 0,4 sub 0,0001

Mărunţire grosieră Mărunţire medie Mărunţire fină Măcinare obişnuită Măcinare coloidală

6.1.3. Energia necesară mărunţirii Nu există încă o bază teoretică satisfăcătoare pentru mecanismul mărunţirii, datorită numărului mare de factori de influenţă. Ecuaţia diferenţială generală care defineşte consumul de energie este ecuaţia Charles: dE = −C

în care: -

E este energia consumată, în J;

-

D - dimensiunea particulei, în m;

-

C -constantă;

220

dD Dn

-

n - exponent. Formele particulare ale ecuaţiei care defineşte consumul energetic la mărunţire sunt

prezentate în tabelul 6.4. Tabelul 6.4. Ecuaţii particulare pentru consumul energetic la mărunțite (Banu, C.)

221

6.1.4. Clasificarea maşinilor de mărunţit Maşinile de mărunţit definibile ca maşini care transformă energia mecanică în energie de suprafaţă, în funcţie de natura materialului supus mărunţirii, se clasifică în două mari grupe: maşini de tăiat şi maşini de mărunţit propriu-zis. Clasificarea acestora este prezentată în tabelul 6.5. şi 6.6. Tabelul 6.5. Clasificarea maşinilor de mărunţit - Maşini de tăiat (după I. Răşenescu) Tipul maşinii

Criteriul de clasificare

Denumiri. Caracteristici

Maşini de tăiat După tipul de cuţit utilizat

-

După mărimea bucăţilor tăiate -

După construcţia Şi modul de montare a cutitelor

Cu cuţite-disc Cu cuţite plane Cu cuţite stea Cu alte tipuri de cuţite Pentru tăiere în bucăţi mari Pentru tăiere în bucăţi medii Pentru tăiere în bucăţi mici Pentru tăiere fină (tocare)

-

Fierăstraie: lamă, disc, bandă, circular; Maşini cu cuţite şi sită ; Volfuri, maşini de tăiat cuburi; Cutere, mori coloidale, mori cu bile etc.

- Cu cuţite montate pe discuri - Cuţite plane de diferite forme; rotative - Centrifugale (cu cuţite plane) - Tăierea se face sub acţiunea forţei centrifuge; - Cu cuţite montate pe arbori - Pentru tăiat legume Fierăstrăul circular; rotativi - Cu cuţite disc - Cuterul; - Cu cuţite plane de diferite - Fierăstrăul plat (lameiar); forme - Cu cutite stea - Volful; - Cu mai multe tipuri de cuţite - Maşina de tăiat slănină;

Tabelul 6.5. Clasificarea maşinilor de mărunţit - maşini de mărunţit (după I. Răşenescu) Maşini de mărunţit propriu-zise Pentru concasare primară

După gradul de mărunţire a materialului (m)

Pentru concasare secundară Pentru măcinarea materialelor dure

Grosieră Fină

222

m=3-4 D = 1500 - 300 mm; d = 300 - 100 mm m = 5-7 D = 100 - 25 mm; d = 25-5 mm m = 10 D = 5-0,8 mm; d = 0,5 - 0,08 mm m = 15 D - 1,2 - 0,15 mm; d = 0,06 - 0,01 mm

Tabelul 6.5. (continuare) Maşini de mărunţit propriu-zise Grosieră

Pentru dezintegrarea materialelor moi

După viteza relativă a organului de mărunţire

Fină

m = 20 D = 12,5 - 1,7 mm; d = 0,6 - 0,08 mm m = 50 D = 4-1,5 mm; d = 0,1 - 0,01 mm

Cu viteză relativă mică Cu viteză relativă medie Cu viteză relativă mare Concasoare

După principiul de funcţionare şi caracteristicile constructive

Concasoare cu fălci Mori cu cilindri

Mori chiliene (colerganguri) Mori prin lovire

Mori cu ciocane Mori cu bile Dezintegratoare Mori cu discuri

6.2. MAŞINI DE TĂIAT 6.2.1. Instalaţii pentru mărunţirea grosieră a cărnii Mărunţirea grosieră a cărnii, grăsimilor şi organelor în stare proaspătă, refrigerată, blanşată se realizează la volfuri. În funcţie de modul de prelucrare a materiei prime din buncărul de alimentare se deosebesc : -

volfuri cu preluare directă a materiei prime din buncărul de alimentare;

-

volfuri cu preluarea materiei prime din buncărul de alimentare prin intermediul a unei sau două spirale de alimentare. Turaţia şnecului de lucru variază între 100-200 rot/min pentru viteze mici, 200-300

rot/min pentru viteze medii şi peste 300 rot/min pentru maşini rapide. Spirele de alimentare au turaţia de 10 - 15 rot/min. Partea principală a volfului este mecanismul de tăiere format din cuţite şi site. Se folosesc cuţite în formă de cruce, cu suprafaţă de tăiere pe o singură parte sau ambele părţi. Diametrul sitelor este cuprins între 100 şi 285 mm. Datorită orificiilor pe care posedă sitele, se realizează gradul de mărunţire al produsului. Orificiile sitelor pot fi de: 25; 20; 16; 14; 12; 10; 8; 5; 3; 2 mm.

223

O

mare

importanţă prezintă pentru procesul de tăiere modul de pregătire a maşinii şi anume : -

Montarea corectă a cuţitelor şi sitelor pe axul

şnecului

de

lucru; -

Strângerea corectă a ansamblelor de cuţite şi

site,

prin

intermediul

inelului

de presare şi şaibei de strângere. Fig. 6.1 Schema cinematică a maşinii de tocat tip TMTC -160 I, II, III - axuri de rotaţie; 1,2 - roţi de curea; 3,4,5,6 - roţi dinţate; 7 - melcul de lucru; 8 - gură alimentare volf; 9 - gură evacuare; 10 - manetă schimbare viteză melc; M - motor electric

Maşina

nu

trebuie

lăsată să meargă în gol, întrucât se strică mecanismul de tăiere. Mecanismul

de

antrenare al volfului (Fig. 6.1) se compune dintr-un ax inferior şi unul superior, orizontal şi paralel cu axul inferior (axul II şi III). Axul inferior primeşte mişcarea de rotaţie de la motorul electric, prin intermediul unei transmisii cu curele trapezoidale. Pe acest ax inferior (II) se găsesc doua roţi cu dinţi înclinaţi care pot antrena două roţi cu dinţi înclinaţi aflate pe axul superior (III). Cuplarea roţilor dinţate de pe axul superior cu cele de pe axul inferior se face prin intermediul manetei 10. Când mânerul manetei este înclinat spre indicaţia ,,carne crudă" axul superior (III) se roteşte cu 150 rot/min, iar când maneta este înclinată spre indicaţia ,,carne fiartă" axul superior se roteşte cu 300 rot/min. Axul superior este cuplat cu transportorul melcat de antrenare a cărnii la mecanismul de tăiere. Schema cinematică a volfului este arătată în figura 6.1. Mecanismul de tăiere este format din cuţite, site şi inel de strângere care se montează în carcasă şi se poate monta în două moduri: mecanism de tăiere simplu (a) şi mecanism de tăiere complex (b),(Fig. 6.2).

224

Fig. 6.2. Schema montării cuţitelor şi a sitelor. a - mecanism tăietor simplu (1 - cuţit; 2 - sită; 3 - inel de strângere; 4 - şaibă de strângere; 5 - carcasă b - mecanism tăietor complex (1 - vorscheinder; 2, 4 - cuţite; 3,5 - site; 6 - inel de strângere; 7 - şaibă de strângere; 8 - carcasă volf.) b1 - imagine mecanism tăietor complex

Productivitatea în funcţie de diametrul şnecului de lucru se calculează cu relaţia : M 0 = 60 

Unde:

 4

(D 2 − d 2 )   n  p   ,

[kg/h],

α este coeficientul de încărcare al şnecului ( α = 0,25 – 0,35 ); D – diametrul exterior al şnecului, m; d – diametrul axului şnecului, m; n – turaţia şnecului, rot/min; p – pasul şnecului, m; ρ – densitatea materialului, kg/m3.

Putere electromotorului volfului se calculează cu relaţia : P=

unde:

P1 + P2 + P3 + P4



,

[kW],

P1 este puterea necesară mărunţirii produsului, kW ;

P2 – puterea necesară pentru învingerea frecărilor care au loc la mecanismul de tăiere, kW ; P3 – puterea necesară pentru punerea în mişcare a şnecului, kW ; P4 – puterea necesară pentru rotirea spiralelor care aduc materialul în cilindru de lucru ( la unele volfuri), kW ;

225

η – randamentul transmisiei de la motor la axului şnecului ; 6.2.2. Instalaţii pentru mărunţirea fină Aceste utilaje sunt destinate obţinerii bradtului şi a compoziţiei pentru prospături. În această categorie intră cuterele, maşinile de mărunţit cu discuri, maşinile de mărunţit cu cuţite şi site cu ax vertical, morile coloidale cu ax vertical sau orizontal. Cutere Cuterele sânt maşini destinate mărunţirii fine a cărnii în vederea obţinerii bradtului sau obţinerii compoziţiei pentru unele preparate din carne (prospături). Principiul de funcţionare al diferitelor cutere este acelaşi, deosebirile fiind în modul de descărcare a cuvei, precum şi în faptul că unele cutere lucrează sub vid, sau sunt prevăzute cu manta de încălzire sau răcire la cuvă.

Fig. 6.3. Cuterul a - schemă generală b - imagine

În principal, un cuter (fig. 6.3) constă dintr-o cuvă deschisă 1, mecanismul de tăiere format din cuţite în forma de seceră 3, care sunt fixate pe axul orizontal 2 şi se rotesc cu o turaţia (n1) variind între 1400 şi 2000 rot/min. Cuţitele sânt acoperite cu capacul 5 fixat în balamale, fiind curăţate cu pieptenele 4. Rotaţia talerului este transmisă de la axul 7. Pe capacul 5 este fixată şicana 6, pentru împingerea materialului sub cuţite. Turaţia cuvei (n2) poate ajunge la 20 rot/min, în funcţie de construcţia cuterului, iar numărul de cuţite este variabil, în funcţie de fineţea pastei ce trebuie obţinută. Pentru pregătirea bradtului şi compoziţiei prospăturilor se utilizează 6 cuţite, iar pentru pasta salamului de iarnă 9 cuţite.

226

Fig. 6.4. Scheme de descărcare a cuterelor.

Descărcarea cuterului se poate face manual (Fig. 6.4.a) sau cu ajutorul unui braţ articulat prevăzut cu taler de descărcare. La aceste cutere pasta colectată pe talerul 8 este evacuată din cuva cuterului 1 prin jgheabul 7, de către braţul articulat 6 pus în mişcare de electromotorul 5 (Fig. 6.4.b). La alte cutere, descărcarea se poate face prin mijlocul cuvei (Fig. 6.4.c), printrun orificiu special, prin ridicarea unui dispozitiv - clopot 9, pasta fiind împinsă spre orificiul de evacuare cu paleta 10. Materialul mărunţit este colectat în recipientul pe roţi 12, prin cilindrul de cădere 11.

cuterului

Tehnofrig,

în

Fig. 6.5. Schema cinematică a cuterului Tehnofrig. M - motor electric; 1,2,3,4 - roti de curea; 5 cuva cuterului; 6 - melc; 7 - roată melcată; I axul de rotaţie al motorului electric; II - axul de rotaţie al cuţitelor pentru mărunţire; III - axul de rotaţie pentru acţionarea ansamblului melcroată melcată; IV - axul de rotaţie al cuvei.

În figura 6.5

este

prezentată schema cinematică

a

varianta cu un

singur motor electric de acţionare pentru cuvă şi pentru axul cuţitelor. Deficienţa principală a cuterului este dereglarea palierului principal care susţine axul cuvei ceea ce determină o mişcare neregulată a acesteia, care va conduce la distrugerea cuţitelor. Indiferent de tipul de cuter utilizat, productivitatea este în funcţie de volumul cuvei şi durata ciclului de cuterizare : Mo =

60    V  



[kg/h],

unde: τ este durata ciclului, min τ = τ1 + τ2 ; τ1 – timpul de mărunţire propriu-zis, min ; τ2 – timpul de încărcare-descărcare, min ;

227

α – coeficientul de umplere a cuvei cu materia primă (α = 0,6– 0,8) ; V – volumul cuvei, m2 ; ρ – densitatea încărcăturii, kg/m3. Timpul de mărunţire propriu-zis este în funcţie de calitatea materiei prime (conţinutul în ţesut conjunctiv) şi poate fi socotit ca fiind de maximum 10 -12 min. Puterea instalată la cuterele cu funcţionare periodică se calculează cu relaţia: P=

a  S c  Z  n  a 60 1000  1

[kW],

în care : - a – este consumul specific de energie pentru mărunţirea stratului din carne de către un cuţit la o singură rotaţie a acestuia, kJ/m2 ( a = 2,0 – 2,4 kJ/m2 ) ; - η – randamentul transmiterii mişcării de la electromotor la axul cuţitelor ; - η1 – coeficientul de pierdere de energie la rotirea talerului de scoaterea a pastei din cuva cuterului ( η1 = 0,9 ) ; - ηa – coeficientul pentru rezerva de putere (ηa > 1) ; - Sc – suprafaţa secţiunii stratului de carne adus sub cuţite, m2 ;

- Z – numărul de cuţite ale mecanismului de tăiere ; - Vi – volumul încărcăturii, m3 ; - R – raza de rotaţie a centrului de greutate a segmentului cu ajutorul căreia se formează cuva, m. 6.2.3. Maşini de tăiat produse vegetale Maşina de tăiat cu disc Această maşină

utilizată în industria zahărului pentru tăierea sfeclei în tăiţei se

compune dintr-o pâlnie 1, prin care se introduce sfecla în mantaua cilindrică 2, în interiorul căreia se află discul orizontal 3. În partea centrală se află un con din tablă 5 pentru dirijarea sfeclei spre partea periferică a discului. În mantaua cilindrică, stratul de sfeclă are 2...3 m şi greutatea acestui strat apasă sfecla pe suprafaţa cuţitelor 4, de pe discul 3, care se roteşte (fig. 6.6). Tăiţeii rezultaţi, sunt evacuaţi pe la partea inferioară a maşinii. Constructiv, maşina se caracterizează prin următoarele elemente:

ϕdisc 228

= (1350...2200) mm; numărul port cuţite

(22...26); turaţia discului n = (60...70) rot/min; lungimea de tăiere a cuţitelor (274...411) mm.

Fig. 6.6. Maşina de tăiat cu disc

a – schema de principiu; b – discul maşinii de tăiat sfeclă: 1 – butuc; 2 – placă; 3 – coroană exterioară; 4 – coroană interioară; 5 – locaşuri pentru cuţite. Maşina de tăiat centrifugală Aceasta se compune dintr-un rotor montat pe un ax vertical, care se roteşte în interiorul unei rame circulare fixe 2. Pe această ramă se montează portcuţitele 3. La partea superioară se află pâlnia pentru alimentare cu sfecla, iar la partea inferioară pâlnia 5, pentru evacuarea tăiţeilor. Axul rotorului este pus în mişcare de sistemul 6 (fig. 6.7). Datorită forţei centrifuge, sfecla apasă asupra cuţitelor fixate în portcuţitele fixate pe rama fixă. Aceste maşini au avantajul că se pot schimba cuţitele fără a opri maşina, ele fiind montate pe rama fixă.

Caracteristicile

principale ale acestei maşini sunt: Fig. 6.7. Maşina de tăiat centrifugală

-

-

diametrul cilindrului fix este 1200 mm;

-

turaţia rotorului este de (60 - 80) rot/min;

productivitatea maşinii este de 2000 t/24h. Maşina de tăiat legume tip universal Maşina este destinată prelucrării legumelor şi fructelor. După forma şi felul

229

materialelor prelucrate se poate utiliza pentru : 1. Tăierea legumelor în diferite forme şi dimensiuni : - tăierea în cuburi cu latura 10, 15 şi 20 mm, prin utilizarea accesoriilor: taler de alimentare TA, cilindru perforat CP şi disc cu lamele DL; - tăierea în felii pătrate de 3, 10 şi 15 mm grosime şi 7,5 ; 10 ; 12 ; 15 şi 20 mm latură, pentru utilizarea accesoriilor TA, CP şi DL respective; - tăierea în felii rotunde cu suprafeţe plane, de grosime 2,5...3,5 mm şi 15 mm, prin montarea discurilor cu cuţite D; - tăierea în felii rotunde cu suprafeţe ondulate, de grosime 7 mm, prin montarea accesorului D; - tăierea în formă de tăiţei 2,75 X 4 ; 10 x 10 şi 15 x 25 (accesorii D) ; 2. Răzuirea fină sau brută a legumelor şi fructelor, prin utilizarea talerului de antrenare TR şi a cilindrilor răzuitori CR; 3. Pasarea legumelor şi a fructelor, prin utilizarea talerului de antrenare TR şi a cilindrului de pretăiere CP. Maşina (Fig. 6.8) este o construcţie rigidă şi compactă, adecvată scopului şi condiţiilor de exploatare. Cu ajutorul roţilor de rulare poate fi deplasată uşor, iar in poziţia de lucru, se fixează. Din punct de vedere constructiv, se compune dintr-un batiu turnat din aluminiu, format din corpul mecanismului de tăiere 3, piciorul principal 10 şi piciorul de sprijin 11; piciorul principal conţine spaţiul în care este montat electromotorul 7. Piciorul de sprijin are montată o roată de rulare, pivotantă, 12. În vederea fixării maşinii, această roată poate fi retrasă în interiorul piciorului. Fig. 6.8. Maşina de tăiat tip Universal 1 - pâlnie de alimentare; 2 - mecanism de tăiere; 3 cilindru de pretăiere; 4 - disc cu lamele; 5 - taler de alimentare; 6 - arbore; 7 - motor electric; 8 angrenaj conic; 9 - mâner; 10 - picior principal; 11 picior de sprijin; 12 - roată de rulare.

În acest caz, maşina se sprijină pe pardoseală direct prin picior, fără posibilitatea de deplasare. Pentru retragerea roţii în picior, se acţionează un excentric printr-o manetă

exterioară 9. Corpul mecanismului de tăiere 2 conţine locaşul cilindric în care se montează dispozitivele de

230

tăiere, ce servesc pentru tăierea în diferite forme şi dimensiuni a materialului de prelucrat. Setul de dispozitive constituie accesoriile maşinii, care asigură posibilităţi largi de utilizare. Maşina de tăiat fasole tip turbină Este utilizată pentru tăierea păstăilor de fasole în bucăţi, în linia tehnologică de conservare a fasolei tăiate. Ca utilizare generală, această maşină poate fi folosită şi la tăierea altor legume, care nu depăşesc ϕ 40 mm. Maşina se compune dintr-o turbină 1, care la partea

inferioară

este

prevăzută

cu

adâncituri

longitudinale 2. La rotirea turbinei, acestea permit ca păstăile să se deplaseze longitudinal pe axa turbinei, ajungând astfel la dispozitivul de tăiere 3 (Fig. 6.10). Dispozitivul de tăiere este format din cuţite dispuse transversal pe direcţia de înaintare a păstăilor, astfel încât atunci când ajung în direcţia cuţitelor, acestea sunt tăiate în porţiuni de câte 30 mm lungime (dimensiuni posibile prin reglare 13, 26, 39, 54 mm). Produsul tăiat cade pe sita 4, acţionată printr-un excentric, care separă porţiunile scurte, sub 2,5-3 mm şi Fig. 6.10. Maşină de tăiat fasole tip turbină. 1 - tobă rotativă; 2 - nervuri; 3 sistem de cuţite; 4 - sită vibratoare; 5 - motor electric; 6 cadru; 7 - mecanism cu excentric; 8 - pâlnie de evacuare.

care sunt evacuate prin pâlnia 8.

Turaţia turbinei este

de 14 rot/min. Alimentarea turbinei se face cu ajutorul elevatorului tip gât lebădă.

6.2.4. Maşini de mărunţit propriu-zise 6.2.4.1. Utilaje pentru măcinarea cu valţuri În industria morăritului, transformarea cerealelor în făină sau alte fracţiuni, se realizează prin mai multe operaţii, care, în mod convenţional constituie procesul de măcinare (măciniş). Prin măcinare se înţelege procesul divizării unui bob în particule de diferite mărimi sub acţiunea unui ansamblu de organe de lucru capabile să dezvolte forţe care să învingă coeziunea moleculară a corpului respectiv. La valţuri, mărunţirea se face prin măcinare complexă, organele de lucru fiind tăvălugii de

231

formă cilindrică, cu diametre de 220, 250 sau 300 mm şi lungimi de 600, 800 sau 1000 mm, aflaţi în mişcare de rotaţie în sens contrar, suprafeţele laterale ale tăvălugilor fiind rifluite sau netede. Riflurile sunt crestături care se practică pe suprafaţa tăvălugilor, cu scopul de a desface mai uşor miezul boabelor de înveliş şi au următoarele caracteristici tehnice, de altfel, bine definite: •

profilul sau forma;

•

unghiul de înclinare al riflului faţă de generatoarea tăvălugului;

•

numărul riflurilor.

În legătură cu valţurile rifluite sunt de făcut următoarele precizări (fig. 6.11): ➢ numărul de rifluri este de 600-900/periferie respectiv 6,5-10/cm. ➢ riflurile nu sunt paralele cu axul valţului, ci au o răsucire laterală faţă de axul valţului de 8-15 %, acţiunea de tăiere fiind astfel intensificată; ➢ adâncimea riflurilor este de 0,3 mm; ➢ dimensiunea (lăţimea) riflului la vârf, este de 0,1 mm, iar la bază de 0,2 mm; ➢ în funcţie de măciniş, riflurile au poziţie diferită: tăiş/tăiş, tăiş/spate, spate/ spate, spate/tăiş.

Fig. 6.11. Schema riflurilor unui valţ A - caracteristicile riflului; B - acţiunea de tăiere a valţurilor; a - poziţia riflurilor faţă de axa de tăiere; b - acţiunea de tăiere

Caracteristicile principale şi construcţia tăvălugilor Tăvălugii utilizaţi pentru măcinarea cerealelor pot fi netezi sau rifluiţi. Tăvălugii rifluiţi, au pe suprafaţa cilindrică exterioară nişte crestături (care ajută la

232

desfacerea mai uşoară a miezului boabelor de înveliş), numite rifluri, cu următoarele caracteristici esenţiale: Profilul riflurilor, reprezintă forma în secţiune transversală a crestăturii şi elementele geometrice principale si pot fi: - riflurile închise (ascuţite); - riflurile deschise (obtuze). Unghiul format între faţă şi spatele riflului se numeşte unghi de tăiere al riflului. Înclinarea riflurilor faţă de generatoarea cilindrului, exprimată prin raportul între distanta „A” a unei extremităţi a riflului faţa de generatoare, măsurată pe lungimea cilindrului şi lungimea generatoarelor L, exprimat în [%] (fig. 6.12) . Dacă riflurile ar fi paralele, măcinarea ar fi discontinuă şi periodică, producându-se doar la întâlnirea riflurilor existente pe suprafaţa celor doi tăvălugi.

Fig. 6.12. Înclinarea riflurilor faţă de generatoare

Datorită înclinării riflurilor şi vitezei diferenţiale dintre tăvălugi, se formează puncte de întretăiere, numărul acestora fiind în relaţie de directă proporţionalitate cu intensitatea şi echilibrarea procesului de măcinare.

a.

b. Fig. 6.12.1. Tăvălug riflat (a) şi detaliu rifluri (b)

233

Practic, înclinarea are valori cuprinse între 6-12 %, funcţie de locul pasajului respectiv în diagrama de măciniş. Se face precizarea că, deşi riflurile sunt înclinate, nu are loc o deplasare axială a măcinişului, deoarece unghiul de înclinare a riflurilor (4-12o), este mai mic decât unghiul de frecare (10-160), condiţie necesară şi suficientă. Numărul riflurilor, n, reprezintă numărul de proeminenţe existente pe un centimetru liniar, măsurat pe circumferinţa tăvălugului. Distanţa între două vârfuri de rifluri succesive se numeşte pas, notată P şi este în următoarea relaţie cu numărul riflurilor: P=

10 n

Acest parametru influenţează, în cea mai mare măsură, gradul de mărunţire, crescând de la 4 - 5 la prima treapta de sfărâmare, la 14 - 16 pentru ultima treaptă. Viteza tăvălugilor, este viteza periferică a fiecărui tăvălug în (m/s). În cele mai multe cazuri, vitezele tăvălugilor din acelaşi pasaj sunt diferite, viteze egale pentru ambii tăvălugi fiind recomandate a fi utilizate numai la pasajele destinate separării a germenilor. Raportul între vitezele periferice ale tăvălugilor aceluiaşi pasaj este cuprins în intervalul (2,5-1,25), mai mare pentru şrotuire (2,5), iar pentru măcinarea grişurilor şi a dunsturilor şi în faza intermediară de desfacere valoarea este 1,25. Tăvălugul care se roteşte mai repede se numeşte tăvălug rapid, iar cel care se roteşte mai încet tăvălug lent. Daca Vr este viteza tăvălugului rapid, iar Vl este viteza tăvălugului lent, se poate vorbi de un raport K:

Vr Vl În practică, viteza tăvălugului rapid Vr = 4-4,5 m/s pentru pasajele de şroturi şi Vr =3K=

3,5 m/s pentru pasajele de grişuri şi dunsturi. Poziţia riflurilor, reprezintă situaţia în care se găsesc faţa şi spatele riflurilor de pe tăvălugul rapid în raport cu faţa şi spatele riflurilor de pe tăvălugul lent, în timpul rotirii. În figura 6.13 se prezintă poziţiile posibile în procesul de măcinare, după cum urmează:

234

a) varianta "muchie pe muchie" ("tăiş/tăiş"), (Fig. 6.13.a), în care atât riflul de pe suprafaţa tăvălugului rapid, cât şi cel de pe suprafaţa tăvălugului lent pătrund în bob în momentul când acesta ajunge în zona de sfărâmare (spaţiul de lucru). Pe măsură ce tăvălugul rapid avansează faţă de celalalt, muchia riflului de pe tăvălugul rapid taie o parte din bob, iar muchia riflului de pe tăvălugul lent Fig. 6.13. Poziţia riflurilor în timpul procesului de mărunţire

reţine restul. b) varianta "spate pe muchie" ("spate/tăiş"), (Fig. 6.13.b), în care

muchia riflului de pe tăişul lent, pătrunde în bob datorită presiunii exercitată de spatele riflului de pe tăvălugul rapid şi pe măsură ce tăvălugul rapid avansează, celalalt continuă să reţină o parte din bob, iar cealaltă parte, sub forma unei particule rupte, se deplasează pe spatele tăvălugului rapid; c) Varianta "muchie pe spate" ("tăiş/spate"), (Fig. 6.13.c), la care muchia riflului de pe tăvălugul rapid intră în bob şi-l transportă în sensul de rotire al tăvălugului; prin apăsarea spatelui riflului de pe tăvălugul lent, astfel se produce presarea şi strivirea bobului; d) Varianta "spate pe spate" (Fig. 6.13.d), la care boabele sunt strivite la început parţial, procesul accentuându-se pe măsură ce tăvălugul rapid avansează. Diametrul tăvălugilor, exercită o influenţă importantă asupra operaţiilor de măcinare, cu cât diametrul este mai mare, cu atât drumul parcurs de produs este mai lung, iar influenţa măcinării este mai intensă. Se recomandă alegerea diametrului tăvălugilor în funcţie de mărimea particulelor ce urmează a se obţine. De exemplu, pentru transformarea produselor intermediare în făină se recomanda tăvălugi cu diametrul de 250-300 mm, iar pentru obţinerea grişurilor se recomandă diametrul de 200-220 mm. Datorita considerentelor de uniformizare a gabaritelor, în practică se folosesc tăvălugi cu acelaşi diametru. Tăvălugii netezi implică un proces de măcinare simplu, dar în realitate, procesul este mult mai complex, influenţat, cu precădere, de următorii factori: - starea suprafeţei tăvălugilor; - deplasarea relativă a tăvălugului rapid faţă de cel lent;

235

- modul de curăţire etc. Aparent netedă, suprafaţa tăvălugilor are iniţial o rugozitate determinată de granulaţia pietrei utilizată la rectificarea acestora. În timpul lucrului se produce şlefuirea acestei suprafeţe, care devine lucioasă, înrăutăţindu-se calitatea măcinişului. Din acest motiv este necesară rectificarea tăvălugilor netezi, ori de câte ori este nevoie. Deoarece procesul de măcinare se face, în acest caz, mai mult prin presare decât prin frecare, viteza diferenţială dintre tăvălugii unui pasaj este foarte mică (K=1 sau K=1,25-1,5), cazul vitezelor periferice egale corespunde situaţiilor de aplatizare mai mult decât de măcinare (la pasajul de germeni). Datorita presării şi încălzirii tăvălugilor, în timpul măcinării, apare fenomenul de aderenţă a unor produse ale măcinării pe suprafaţa de lucru a tăvălugilor. Înlăturarea acestora se face cu ajutorul unor dispozitive de răzuire, cele mai bune sunt dispozitivele cu cuţite din oţel special, dar sunt folosite şi rame din lemn tare. Construcţia tăvălugilor Deoarece încălzirea acestora în procesul de măcinare este neuniformă, fiind mai puternică la capete (datorită transmisiei căldurii de frecare din lagăre), se impune o teşitură sau conicitate Figura 6.14. Forma reală a tăvălugilor

în

compensarea care

pot

aceste

zone.

dilatărilor

duce

uneori

Pentru

diferenţiate, la

oprirea

măcinării, capetele tăvălugilor se polizează mai accentuat, forma reală fiind cea din figura 6.14. Dimensiunile teşiturilor se stabilesc în funcţie de lungimea tăvălugilor, astfel:

l=500 mm;

d-d1 =0,026 mm;

a=50 mm;

l=600 mm;

d-d1 =0,038 mm;

a=63 mm;

l=800 mm;

d-d1 =0,05 mm;

a=75 mm;

l=1000 mm; d-d1 =0,065 mm;

a=85 mm;

Justificarea teşirii (conicităţii) tăvălugilor este dată şi de neuniformitatea alimentării pe

236

toată lungimea de lucru a tăvălugilor (la capete rămân neacoperite porţiuni de 20-30 mm, care se uzează mai încet decât porţiunea care macină permanent). Această neuniformitate este determinată de necesitatea asigurării unei rezerve de lungime de lucru, care să preia surplusurile datorate neuniformităţii umidităţii, granulaţiei şi debitului materiei de măcinat. Elementele caracteristice pentru morile cu valţuri sunt prezentate în tabelul 6.7 şi figura 6.14.

Fig. 6.14. Unghiul de prindere la valţul cu doi tăvălugi

Principalele tipuri de valţuri Valţul constituie utilajul de bază pentru industria morăritului, alcătuit, în principiu, din doi cilindri metalici (cel puţin), numiţi tăvălugi, care se rotesc în sensuri opuse, acţionând asupra aceluiaşi produs, pe care-l sfarmă în particule de diferite dimensiuni, în mai multe faze, cu următoarele denumiri convenţionale: -

şrotuirea, este faza tehnologică prin care se urmăreşte zdrobirea boabelor de cereale în

particule de diferite dimensiuni, inclusiv particule de făină; -

desfacerea, faza tehnologică prin care se urmăreşte desfacerea unor particule provenite

237

din faza (fazele) anterioară; -

măcinarea, denumire convenţională pentru faza în care se urmăreşte ca toate

particulele provenite din endosperm să fie transformate în făinuri.

Tabelul 6.7 Mărimi caracteristice pentru mori cu valţuri

Aceste denumiri sunt caracteristice şi celorlalte procese de măcinare, indiferent de tipul utilajului de măcinare. La valţuri, suprafaţa de trecere pentru materialul de măcinat generată de o pereche de

238

tăvălugi se numeşte pasaj. Rezultă deci, pentru valţurile cu o pereche de tăvălugi un pasaj de măcinare, pentru trei tăvălugi doua pasaje, iar pentru patru tăvălugi, două posibilităţi: trei pasaje sau două pasaje. În general numărul pasajelor este mai mare decât jumătatea numărului tăvălugilor pentru valţurile de şrotuire, desfacere sau pentru porumb, iar la faza de măcinare a grâului, numărul pasajelor este egal cu seminumărul tăvălugilor. Pentru prezentarea părţilor componente principale şi a procesului de lucru se prezintă în figura 6.15 schema generală a unui valţ dublu automat pentru grâu, varianta fabricată în ţară fiind denumita "Valţ dublu automat" simbol VDA, în variantele constructive 825 (lungimea tăvălugilor 800 mm, iar diametrul acestora 25 cm), sau 1025 (lungimea tăvălugilor 1000 mm, iar diametrul acestora 25 cm).

Fig. 6.15. Schema valţului dublu VDA-1025 1 - racord alimentare; 2 - mecanism de cuplare şi decuplare a valţului; 3 - dispozitiv de uniformizare; 4 - tăvălugi de alimentare; 5 - plăci de dirijare; 6 - tăvălugi de măcinare;7 - dispozitiv de curăţire; 8 - transportor melcat; 9 - pârghie; 10 - cilindrii distribuitori;11 - perete de dirijare; 12 - ax pentru reglarea distanţei dintre

239

tăvălugi; 13 - racord evacuare.

Procesul de lucru la un astfel de utilaj este următorul: produsele de măcinat intră în tubul transparent 1, de unde, prin greutatea proprie acţionează asupra mecanismului de cuplare şi decuplare a valţului 2. Apoi, materialul este aşezat uniform de către dispozitivul 3, deasupra tăvălugilor (cilindrilor) de alimentare 4, care trimit materialul pe plăcile de dirijare 5, între tăvălugii măcinători 6. Pentru ca procesul de măcinare să se desfăşoare în condiţii optime este necesară curăţirea continuă a tăvălugilor cu dispozitivele de curăţire 7 (cu perie sau cuţite de răzuire). Produsul măcinat este colectat pentru evacuare şi evacuat de către tremia 8, care poate avea sau nu un şnec de evacuare. Acţionarea tăvălugilor se face printr-un sistem de angrenaje cilindrice plasate într-o cutie cu roţi dinţate, cu ungere prin barbotare cu ulei. Turaţia tăvălugilor (cilindrilor) de alimentare se reglează printr-un mecanism special, celelalte turaţii ale tăvălugilor fiind fixe. Pentru evitarea deteriorării accidentale a tăvălugilor, la fiecare pasaj un tăvălug este fix şi serveşte la prestabilirea distanţei între tăvălugi (care determină de fapt granulozitatea măcinişului), iar celalalt este mobil, fiind apăsat de un sistem elastic sau hidraulic pentru păstrarea distanţei prestabilite. În cazul când între tăvălugi pătrunde accidental un corp dur care se prinde (pătrunde în pasajul de măcinare efectiv), sistemul de apăsare permite îndepărtarea tăvălugilor, iar după trecerea corpului tăvălugii sunt readuşi la poziţia iniţială. Pe ansamblu, tendinţe moderne în proiectarea şi fabricarea valţurilor sunt legate de înlocuirea acţionării tăvălugilor cu transmisii prin curele, a modificării lagărelor şi a sistemelor de ungere, automatizarea completă şi posibilitatea de comanda centralizata a întregului proces de lucru. Moara cu cinci valţuri este utilizată în industria malţului şi a berii, pentru măcinarea malţului. Are valţurile dispuse în două seturi: un set de 3 valţuri şi un set de 2 valţuri. Între primele două valţuri se realizează o măcinătură mai grosieră, care este separată pe prima sită în coaja cu endosperm aderent ca refuz şi făină plus grişuri ca cernut (Fig. 6.16). Pe a doua sită se separă grişurile ca refuz şi făina ca cernut. Coaja cu endospermul aderent trece între valţurile doi şi trei din primul set şi măcinătura respectivă împreună cu grişurile de la sita a doua a primului set de site (refuz) ajung la sita a treia (de la cel de al doilea set de site), unde se separă grişurile mari ca refuz, iar grişurile fine şi făina ajung la sita a doua de la setul doi de site, unde se separă ca refuz grişurile mari, iar cele fine şi făina trec

240

în cernut. Grişurile mari sunt aduse în continuare la cel de al doilea set de valţuri (o pereche), unde sunt mărunţite la grişuri fine şi făină.

Fig. 6.16. Moară cu cinci valţuri şi cinci site vibratorii 1 - buncăr cu valţ de distribuţie; 2 - valţ pentru măcinarea preliminară; 3 - valţuri pentru măcinarea preliminară şi de sfărâmare a cojii; 4 - primul set de două site; 5 - ai doilea set de trei site; 6 - pereche de valţuri pentru grişuri; G - grişuri; H-coji; F- făină; b - schema simplificată a morii cu cinci valţuri şi 5 site: H - coaja; F - făină; GG - grişuri grosiere; FG - grişuri fine; F - făină.

Moara cu şase valţuri şi site este utilizată tot în industria malţului şi a berii. Aceste mori diferă între ele în ceea ce priveşte poziţionarea valţurilor şi numărul de site. De regulă, prima pereche de valţuri realizează zdrobirea preliminară a malţului, iar a doua pereche de valţuri realizează măcinarea grişurilor. Există următoarele tipuri de mori cu şase valţuri: - mori cu şase valţuri şi două site; - mori cu şase valţuri şi trei site; - mori cu şase valţuri şi patru site; - mori cu şase valţuri şi cinci site. În cazul morii cu şase valţuri şi patru site după prima şi a doua pereche de valţuri sunt montate casete cu câte două site (5 şi 6), care ajută la separarea a trei fracţiuni: coji cu grişuri aderente (7); grişuri (8) şi grişuri fine + făină (9). Făina este condusă direct în colectorul de grişuri, nefiind în continuare măcinate (Fig. 6.17). Cojile sunt zdrobite, dar fără deteriorare avansată de către a doua pereche de valţuri

241

(3), iar grişurile sunt măcinate de a treia pereche de valţuri (4) până la dimensiunile dorite. Aşa cm se observă din schiţa simplificată prezentată, prima pereche de valţuri are rolul de a zdrobi malţul şi urmează o dublă cernere: pe prima sită se separă ca refuz coaja cu endospermul aderent, iar ca cernut făina şi grişurile fine. Pe a doua sită se separă ca refuz grişurile mari şi făina ca cernut. Cojile cu endospermul trec la a doua pereche de site: pe prima sită se separă coaja ca refuz, iar grişurile şi făina ajung ca cernut la a doua sită, unde făina se separă ca cernut. Grişurile ajung la a treia pereche de valţuri împreună cu cele rezultate la prima pereche de valţuri, unde sunt măcinate la făină şi grişuri fine.

Fig. 6.17. Moară cu şase valţuri şi patru site. 1 - valţ de distribuţie; 2 - prima pereche de valţuri de măcinare; 3 - pereche de valţuri pentru mărunţire coajă; 4 pereche de valţuri pentru grişuri; 5 - unitate de două site vibratorii superioare; 6 - unitate de două site vibratorii inferioare; 7 - coajă cu grişuri aderente; 8 - grişuri; 9 - făină. b - schemă simplificată a morii cu şase valţuri şi patru site: F- făină; G - grişuri; H - coajă; FG - grişuri fine;

Măcinarea umedă a malţului. Această măcinare se poate realiza în două variante, care se prezintă în continuare: - condiţionarea cu apă caldă, în care caz coaja malţului ajunge la 20 % umiditate şi poate avea loc şi o umezire a endospermului. - condiţionarea malţului prin înmuierea orzului. În acest caz se foloseşte o instalaţie care este prezentată în figura 6.18. Durata de înmuiere şi temperatura apei de înmuiere vor depinde de modificările anterioare suferite de malţ şi de umiditatea cu care vine la moara de măcinare umedă. Durata de înmuiere este de 10-30 min şi temperatura apei de 30-50°C. Conţinutul de umiditate al malţului creşte de la 3-5 % ia 25-30 %. Procesul total durează 30-

242

40 min. Valţurile de măcinare sunt din oţel cromat şi suprafaţa este rifluită astfel încât realizează desprinderea cojii de endosperm. Moara trebuie bine igienizată şi de aceea este dotată cu sistem CIP, operaţiile fiind urătoarele: -

spălare cu apă pentru îndepărtarea depozitelor solide;

-

circularea unei soluţii de NaOH 3 % la 80°C;

-

clătire cu apă;

-

neutralizare acidă;

-

clătire finală cu apă. Durata igienizării este de 45 min. Moara pentru măcinare umedă după înmuierea

malţului prezintă următoarele caracteristici: ▪ valţurile au lungimea de lucru de 995 mm şi ϕ = 300 mm; ▪ turaţia valţurilor este de 428 şi respectiv, 398 rot/min; ▪ primul

valţ

rifluri/periferie,

al

are

40

doilea

80

rifluri/periferie; ▪ primul valţ şi al doilea valţ sunt acţionate de câte un

motor

electric de 11 kW. ▪ distanţa dintre valţuri este de 0,45 mm; ▪ riflurile sunt dispuse tăiş/spate;

Fig. 6.18. Moară pentru măcinarea umedă a malţului: 1 - intrare malţ în vasul de înmuiere; 2 - vas de înmuiere; 3 - intrare apă pentru înmuiere/spălare; 4 - şiber; 5 - preaplin; 6-valvă rotativă de alimentare; 7 - valţuri de măcinare umedă; 8 - agitator şi pompă de măcinătură-plămadă.

6.2.4.2. Măcinarea în mori cu ciocane Măcinarea în mori cu ciocane constituie un procedeu tehnologic de mărunţire la care

243

predomină fenomenul de măcinare prin impact, efectul tehnologic determinant fiind de şrotuire (rezultă produse cu granulaţie grosieră), dar în practică sunt şi situaţii de obţinere a unei anumite cantităţi de făină. De obicei, procedeul este folosit la măcinarea grâului pentru făină neagră, măcinarea porumbului pentru uruială şi a cartofilor deshidrataţi. Avantajul major al morilor cu ciocane este dat de non-necesitatea unei pregătiri speciale, curăţirea ce se aplică urmăreşte extragerea corpurilor metalice şi a corpurilor străine minerale, mai ales pietre, care prin lovire ar produce deteriorarea

mecanică

a

maşinii

sau

scântei

generatoare de explozii. Ca şi valţurile, morile cu ciocane cunosc o mare varietate constructivă, sistemele de măcinare putând fi grupate în două categorii: cu cameră închisă şi cu cameră deschisă. În figura 6.19 se prezintă o moară cu ciocane cu cameră deschisă, la care alimentarea se face prin partea superioară prin pâlnia de alimentare 1. În carcasa 2 este montată placa de spargere 3, rotorul 4

Fig. 6.19. Moară cu ciocane cu cameră deschisă

fixat pe axul 5. Pe rotor sunt montate

ciocănelele

6.

Produsul măcinat trece prin sita 7 şi este evacuat prin pâlnia 8. Sistemele cu cameră închisă (figura 6.20), presupun alimentarea axială (frontală) cu materialul de măcinat (axial sau dezaxat), suprafaţa laterală fiind complet închisă de sită şi Fig. 6.20. Moară cu ciocane cu cameră închisă

244

de plăcile contrabătătoare. Din

jgheabul de alimentare 1, prevăzut cu magneţii 2, materialul de măcinat pătrunde în camera de măcinare unde este izbit de ciocanele 8, articulate pe bolţurile 9, fixate pe butucul disc 4, antrenat în rotaţie prin arborele 3. Pentru mărirea agresivităţii procesului de măcinare se foloseşte dispozitivul de mărunţire cu plăcuţe fixe 7, granulozitatea măcinişului reglându-se prin calibrul (dimensiunea ochiurilor) sitei 5. Evacuarea măcinişului şi absorbţia prafului degajat în timpul măcinării se face pneumatic prin conducta de evacuare 6. În timpul procesului de lucru, pentru a ajunge la granulaţia dorită, particulele de nutreţ execută mai multe rotaţii în jurul axului rotorului, formând un strat inelar dispus între sită şi ciocane. Particulele acestui strat au viteze diferite (viteza maximă având-o particulele de la interior), din care cauză mărunţirea se datorează şi ciocnirilor reciproce dintre particule şi frecării acestora cu muchiile orificiilor sitei. Ansamblul rotor, pe lângă funcţia de mărunţire are şi rolul de ventilator, ajutând şi la evacuarea şi transportul pneumatic al măcinişului. În figura 6.20.1. se prezintă elementele componente ale unei mori cu ciocane cu cameră închisă acţionată de un motor electric montat direct pe axul de antrenare al ventilatorului şi al rotorului cu ciocănele

Fig. 6.20.1. Moară cu ciocane cu cameră inchisă 1 – motor electric; 2 – suport motor; 3 – tampon reglabil; 4 – carcasă moară;5 – ventilator; 6 – garnitură; 7 – carcasă sită;

8 – sită; 9 – rotor cu ciocănele; 10 – capac moară; 11 – aspiraţie moară; 12 – refulare moară.

245

Ciocanele reprezintă organul de lucru principal al morilor cu ciocane, care determină, mai ales prin construcţia lor, atât intensitatea şi calitatea mărunţirii, cât şi consumul specific de energie. Forma Fig. 6.21. Tipuri constructive de ciocane

constructivă

a

ciocanelor poate fi (figura 6.21): de

plăcuţă (a), b), c), d)), de corpuri geometrice (e) sau de freză (f), ultimele fiind folosite, mai ales, pentru măcinarea boabelor cu umiditate mărită. Ciocanelele sunt în general confecționate din oțel tratat (încălzit la temperatura de 880oC, răcire în baie de ulei și menținere la temperatura de 225 oC timp de 24 de ore). Duritatea ciocănelelor trebuie să fie cuprinsă între 390-475o Brinell. Grosimea plăcuțelor variază între 1,5 și 12,0 mm (mărunțirea produselor ceraliere 1,5-2,5 mm). În procesul de măcinare, ciocanele se uzează intens datorită loviturilor repetate cu materialul supus procesului de măcinare. Perioada de exploatare scurtă a ciocanelor duce la un consum mare de metal, astfel încât s-au experimentat unele aliaje dure (relit, sormait, electrozi duri) și unele procedee tehnologice care să realizeze o creștere a duratei de folosire a ciocanelor în exploatare. Dintre aceste aliaje, rezultatele cele mai bune din două considerente, tehnic și economic, s-au obținut cu sormait. Se consideră că durata de exploatare a ciocanelor încărcate cu aliaje dure este de până la două ori mai mare decât la ciocanele de serie (martor). Un aspect foarte important în ceea ce privește măcinarea cerealelor în parametrii optimi și la eficință maximă, pentru a asigura granulația dorită, îl reprezintă uzura ciocănelelor (fig. 6.21.1.). Astfel încât este necesară schimbarea poziției ciocanelelor într-o altă poziție din cele patru posibile, atunci când muchia tăietoare este uzată (devine rotunjită). Dispunerea ciocanelor pe rotor trebuie să răspundă următoarelor cerinţe: - să acopere întreaga lăţime a camerei de Fig. 6.21.1 Uzura ciocănelelor

măcinare;

246

- sa nu aglomereze nutreţul într-o anumită zonă a camerei; - pe aceeaşi urmă să treacă un număr minim de ciocane; - sa nu dezechilibreze rotorul. Pe baza acestor criterii, cele mai răspândite moduri de dispunere a ciocanelor sunt: după linii elicoidale, cu unul sau mai multe începuturi, după linii paralele şi în sistem combinat.

6.3. EXPLOATAREA ŞI ÎNTREŢINEREA UTILAJELOR PENTRU MĂRUNŢIREA PRODUSELOR SOLIDE 6.3.1. Exploatarea, întreţinerea şi repararea maşinilor şi utilajelor de mărunţire Pentru ca aceste utilaje să asigure efectele tehnologice scontate este necesar ca ele să funcţioneze în cele mai bune condiţii, la parametrii proiectaţi. Permanenta supraveghere a maşinilor şi respectarea unor măsuri tehnice vor conduce la obţinerea unor randamente maxime, realizându-se totodată capacităţile de producţie. 6.3.1.1. Întreţinerea şi repararea morilor cu bile şi a morilor cu ciocane În afară de operaţiile de întreţinere zilnică prin controlul ungerii, al alimentării şi evacuării normale a produselor, periodic se verifică după demontare parţială, piesele pentru a depista defectele. În tabelul 6.8 sunt prezentate principalele defecţiuni ale morilor cu bile şi ciocane, cauzele care le-au generat, precum şi lucrările care se întreprind pentru a le remedia. La alimentarea morilor cu ciocane este necesar un sistem de asigurare a unui debit constant pentru a se evita înfundarea maşinii. Sita trebuie să aibă ochiuri care să corespundă cu dimensiunea maximă a particulelor după mărunţire, când măcinarea, se realizează în ciclul deschis. Pentru o mărunţire cât mai fină este necesar ca numărul de ciocane să fie cât mai mare. La exploatarea maşinii trebuie ca aceasta să fie perfect echilibrată, static şi dinamic. Orice excentricitate a arborelui provoacă uzură rapidă a rulmenţilor şi ciocanelor. Pentru a se realiza mărunţirea este necesar ca turaţia n 

1 2 R

.

Alimentarea morii cu material se face după ce turaţia a ajuns la regim.

247

Tabelul 6.8. Principalele defecţiuni ale morilor cu bile şi ciocane Defecţiuni

Cauze

1) Vibraţii puternice, lovituri şi zgomote anormale

Remedieri

- Axul pe care sunt montate - Se centrează axul; ciocanele sau discurile cu bare este descentrat; - Capetele ciocanelor ating - Se verifică asamblarea pe carcasa; ax a ciocanelor, respectiv a discurilor cu bare; - Se ating discurile morii cu bile unele de altele;

- Se realizează distanţele iniţiale la ciocanele morii cu ciocane şi discurile morii cu bile;

- S-au uzat rulmenţii;

- Se verifică şi se înlocuiesc cei defecţi;

- Turaţia axului este mai mică decât - Se verifică turaţia, la nevoie se cea indicată; va schimba motorul electric; - Nu funcţionează toate ciocanele - Se înlocuiesc ciocanele defecte; (unele s-au rupt);

2) Grad de mărunţire neuniform, se obţin produse cu diametrul - Cantitatea de bile este mai mică mare printre particule faţă de situaţia normală fine - La moara cu ciocane s-a rupt sita de evacuare;

- Se verifică mărimea şi cantitatea bilelor; - Se verifică şi înlocuieşte sita;

6.3.1.2. Exploatarea, întreţinerea şi repararea valţurilor Exploatarea valţurilor. Pentru ca exploatarea valţurilor să decurgă în mod corespunzător trebuie să îndeplinească anumite condiţii atât din

tăvălugii măcinători

punct de vedere mecanic cât şi tehnologic.

Astfel, suprafața de lucru a tăvălugilor trebuie să aibă o duritate cuprinsă între 385 şi 520° Brinnel după cum urmează: • 385-400° Brinnel

tăvălugii

folosiţi pentru desfacere;

• 430-470° Brinnel

tăvălugii

folosiţi pentru măcinare;

• 470-520° Brinnel

tăvălugii

folosiţi pentru şrotuire.

Grosimea normală a stratului dur este de 20-25 mm, iar cea a stratului de tranziţie de 8-10 mm. La tăvălugii rifluiţi destinaţi în special şrotuirii, stratul călit trebuie să fie foarte dur, dar şi elastic, pentru ca riflurile să nu se rupă în timpul operaţiei de rifluire şi să nu se uzeze prea repede prin sfărîmarea cerealelor. Structura stratului călit trebuie să fie omogenă şi compusă din granule mici. La tăvălugii netezi, destinaţi măcinării şi desfacerii produselor intermediare este

248

necesar ca suprafeţele de lucru să aibă un coeficient de frecare mare. Acestea sunt mai puţin dure şi mai poroase. Tăvălugii, care se confecţionează din fontă dură prin turnare în cochile, au în final următoarea compoziţie chimică: carbon, total 3,50-4,00%; mangan 1,00-1,30%; sulf, maximum 0,05%; siliciu 0,35-0,75%; fosfor 0,15-0,40%; vanadiu 0,05-0,07% si titan 0,03-0,05%. Pentru a evita efectele negative în ceea ce priveşte reglarea distanţei şi paralelismului dintre tăvălugi, provocate de faptul că în timpul funcționării valțului capetele tăvălugilor se dilată mai mult, tăvălugul rapid se prelucrează cu o uşoară conicitate la ambele capete pe o distanţă de circa 150 mm. Această conicitate se realizează reducîndu-se diametrul cu 0,05 mm prin polizarea tăvălugului la extremităţi, reducere care se elimină treptat pe distanţa de 150 mm de la cap spre mijloc. Conicitatea mai are şi rolul de a neutraliza uşoarele flexiuni ale tăvălugilor când se află în sarcină. Suprafaţa de lucru a tăvălugilor de la diferitele pasaje de şrotuire se rifluieşte în mod diferenţiat, numărul de rifluri pe cm, înclinarea lor, mărimea unghiului de tăiere al riflurilor şi poziţia riflurilor fiind în funcţie de: ▪ lungimea procesului de măciniş, ▪ viteza periferică a tăvălugilor ▪ rolul pe care pasajul respectiv îl îndeplineşte în procesul tehnologic. În acest sens se recomandă ca numărul de rifluri/cm să fie de 3,5-5 la şrotul I şi să crească pînă la 9-11 la şrotul VII. Pe măsura trecerii de la şrotul I la cele următoare, numărul de rifluri se măreşte treptat cu 0,5-1,5 rifluri/cm; de asemenea pasajele de şort fin se ritfluiesc cu un număr de rifluri/cm mai mare cu 0,5-1,5 decât pasajele corespunzătoare de şrot mare. Înclinarea riflurilor în principiu este de 6-8% la şrotul I, crescând pînă la 10-12% la şrotul VII. Unghiul de tăiere al riflurilor (α+β) variază între 75 şi 110°. Unghiul tăişului α poate avea valori cuprinse între 20 şi 45°, iar unghiul spatelui β poate avea valori cuprinse între 50 şi 75°. Poziţia riflurilor este „tăiş pe tăiş“ la primele şroturi şi „tăiş pe spate“ şi „spate pe spate“ la ultimele şroturi. Pentru desfacerea grişurilor se folosesc tăvălugi netezi sau rifluiţi. În cazul când se folosesc tăvălugi rifluiţi aceştia trebuie să aibă un număr de 9-11 rifluri/cm, o înclinare a riflurilor de 6-10% şi poziţia riflurilor „spate pe spate“. Măcinarea propriu-zisă se efectuează de obicei cu valţuri care au tăvălugii netezi. În cazul folosirii tăvălugilor rifluiţi se recomandă un număr de 12-14 rifluri/cm, o înclinare de 10-12% şi poziţia riflurilor „spate pe spate“. Tăvălugii rifluiţi au avantajul unei productivităţi mai mari a valţurilor, însă au dezavantajul că riflurile pulverizează mai intens învelişul particulelor. Pentru asigurarea unei calităţi corespunzătoare a făinii albe este indicat ca la primele

249

măcinătoare să se folosească tăvălugi netezi. Viteza periferică a tăvălugilor este diferită, raportul dintre viteza tăvălugului rapid şi viteza tăvălugului lent fiind în cazul şrotuirii de 2,5, în cazul desfacerii de 1,2-2 şi în cazul măcinării propriu-zise de 1,5. Viteza periferică a tăvălugului rapid folosită în morile din ţara noastră este de 4-6 m/s. O bună funcţionare a valţurilor impune ca axele tăvălugilor să fie paralele şi să se afle în acelaşi plan pentru a obţine acelaşi grad de mărunţire pe toată lungimea tăvălugilor. De asemenea, pe lângă menţinerea paralelismului, distanţa dintre tăvălugi trebuie modificată în funcţie de produsul supus măcinării şi de scopul urmărit într-o anumită operaţie tehnologică. Ca metodă de reglare a gradului de sfărîmare se foloseşte distanţa dintre tăvălugi. În mori distanţa de lucru dintre tăvălugi variază în limite mari şi se schimbă în cazul măcinării boabelor cu aproximativ 1,5 pînă la 0,3 mm, iar în cazul măcinării produselor intermediare de la 0,5 pînă la 0,15 mm. Pentru ca gradul de mărunţire al produsului să fie uniform pe toată lungimea tăvălugilor trebuie să se asigure o stabilitate riguroasă a distanţei dintre cei doi tăvălugi pe tot timpul perioadei de lucru şi pe toată lungimea de lucru a tăvălugilor. Reglarea distanţei dintre tăvălugi cât şi a paralelismului dintre aceştia se poate realiza prin deplasarea lagărelor tăvălugului mobil. La valţurile de construcţie mai modernă sunt prevăzute trei mecanisme pentru schimbarea distanţei dintre tăvălugi şi anume: ▪ mecanismul pentru reglarea distanţei dintre tăvălugi pe toată lungimea lor; ▪ mecanismul pentru reglarea distanţei dintre extremităţile tăvălugilor, în vederea asigurării paralelismului ambilor tăvălugi pe toată lungimea lor. Acest mecanism micrometric se montează la ambele extremităţi; ▪ mecanismul pentru decuplarea tăvălugilor, adică pentru mărirea rapidă a distanţei dintre tăvălugi. În fig. 6.22 este prezentat ansamblul mecanismelor pentru reglarea distanţei dintre tăvălugi şi pentru asigurarea paralelismului acestora. Reglarea distanţei dintre tăvălugi pe toată lungimea lor se realizează cu roata-volan 1 care prin învârtire produce înşurubarea sau deşurubarea şurubului 2 din piuliţa 3, învârtind cu un unghi foarte mic pârghia 4 şi odată cu aceasta axul de cuplare-decuplare 5. Distanţa dintre extremităţile tăvălugilor se reglează cu ajutorul mânerului 6, prin manevrarea căruia, clichetul 7 al dispozitivului micrometric 8, fixat în tăietura mânerului, roteşte rozeta dispozitivului micrometric (aflat la partea superioară a piuliţei de asamblare) şi prin aceasta, piuliţa de asamblare 9 a tijelor 10 şi 11 care au filet cu pas diferit. Tija inferioară 10 susţine braţul 12 al lagărului tăvălugului lent 13, iar tija superioară este suspendată de fusul excentric 14 al axului de cuplare-decuplare.

250

Mărirea rapidă a distanţei dintre tăvălugi (decuplarea) se efectuează prin rotirea pârghiei 15 în jurul axului 16. În poziția de lucru tăvălugii se fixează cu pârghia 17 care se roteşte în jurul axului 18.

Fig. 6.22 . Ansamblul mecanismelor pentru reglarea distanţei dintre tăvălugii valţurilor şi pentru asigurarea paralelismului. În fig. 6.23 este prezentată schema mecanismelor de reglare a distanţei şi paralelismului dintre tăvălugi la valţul automat VDA de construcţie românească. La acest valț se disting următoarele reglări ale tăvălugilor măcinători: •

prin strîngerea piuliţei şi contrapiuliţei 1, capul braţului 2 al lagărului 3 este împins în sus, făcându-se o apropiere grosieră a tăvălugului inferior (ce se deplasează odată cu acest lagăr) de tăvălugul superior fixat în lagărul 4. Prin aplicarea acestei manevre la ambele capete ale tăvălugului inferior, se poate obţine reglarea paralelismului dintre cei doi tăvălugi;

•

prin manevrarea mânerului 5 care se află la ambele extremităţi ale valţului se face reglarea fină atât a distanţei dintre tăvălugi cât şi a paralelismului dintre aceştia. Când cu ajutorul mânerului 5 se execută operaţia de apropiere a tăvălugilor, capetele tiranților 6 şi

251

7 se apropie prin înşurubare în piuliţa tuibulară 8; ca urmare se trage în sus, prin intermediul piesei 9 şi a tirantului 10, braţul 2 al lagărului mobil 3. Tirantul 7 are cel de-al doilea cap fixat în axul cu excentric 11. Când se execută operaţia de depărtare a tăvălugilor cu același mâner, capetele tiranţilor 6 şi 7 se deşurubează în piulița tubulară 8; •

prin manevrarea manetei 12 în sus şi în jos se face cuplarea şi decuplarea manuală a tăvălugilor. Pentru cuplare maneta se ridică iar pentru decuplare aceasta se coboară. Manevrarea manetei 12 în cele două poziţii se face cu ajutorul unui mecanism cu clanţă 13 aflat în apropierea manetei şi care se comandă prin apăsarea pe butonul 14 plasat deasupra manetei, în afara carcasei 15 a valţului. Cuplarea şi decuplarea tăvălugilor cu ajutorul manetei 12 se face prin capul acesteia, care acţionează asupra piesei 16, fixată în axul excentric 11 şi care la rândul ei acţionează prin tiranţii 7 şi 6 asupra piesei cu articulaţii 9 şi a tirantului 10, deci şi asupra lagărului mobil 3. Cuplarea manuală se realizează prin ridicarea manetei 12, apăsând simultan pe butonul 14 care eliberează cârligul de blocare şi asigură blocarea mecanică. Se realizează astfel rotirea axului excentric în sensul acelor de ceasornic:

•

prin rotirea manetei 12 în jurul axei sale longitudinale se realizează o reglare micrometrică a paralelismului şi distanţei dintre tăvălugi. Rotirea manetei se poate efectua după deblocarea mânerului de strângere interior. Cuplarea şi decuplarea automată la valţul VDA se realizează printr-un mecanism

electrohidraulic, prin intermediul uleiului sub presiune, comandat de o

supapă

electromagnetică a cărei funcţionare este determinată de cantitatea de material din pâlnia de alimentare. Pentru ca mecanismul de cuplare-decuplare automată să funcționeze, comutatorul electric al valțului se fixează în poziția „1“. Presiunea dezvoltată de pompa cu pinioane a mecanismului electrohidraulic, în timpul funcţionării, trebuie să fie de 5-7 at. Pentru verificarea presiunii uleiului se procedează astfel: o se trece comutatorul electric în poziţia. „0“ (de decuplare); o se deschide cu o cheie specială robinetul de siguranţă al manometrului; o se trece comutatorul electric în poziţia „2“ (funcţionare manuală) şi se citeşte presiunea indicată de manometru care trebuie să fie de 5-7 at.

252

Fig. 6.23 Schema mecanismelor de reglare a distanţei şi paralelismului dintre tăvălugi la valţul automat VDA Dacă presiunea este diferită de cea prescrisă se acţionează asupra supapei de reglaj, iar dacă este normală se trece comutatorul electric în poziţia „0“ şi se închide robinetul de siguranţă. Prin reglarea fină a unui microîntrerupător se stabileşte momentul intervenţiei mecanismului electrohidraulic, în funcţie de natura produsului supus măcinării (boabe de grîu, şroturi grosiere, şroturi fine etc.). Pentru controlul reglării tăvălugilor se folosesc spioni de diferite grosimi. Paralelismul tăvălugilor se controlează şi prin aducerea în contact a muchiilor a două crestături de pe tăvălugul fix şi respectiv mobil, controlând dacă distanta dintre muchii este uniformă de-a lungul tăvălugilor. În acest scop se introduce la capetele tăvălugilor hârtie de aceeași grosime de circa 0,2 mm şi se reglează tăvălugul mobil, până când scoaterea hârtiei întâmpină aceeaşi rezistenţă la ambele capete. În practică distanţa dintre tăvălugi se apreciază după verificarea produsului ce iese

253

dintre tăvălugi, putându-se stabili dacă aceştia au o distanţă convenabilă pentru a asigura intensitatea de măcinare dorită şi dacă produsul rezultat de la capetele tăvălugilor are aceeaşi granulaţie. Dispozitivul de alimentare al valţului trebuie să asigure intrarea neîntreruptă a produselor în zona de sfărâmare, într-un şuvoi subţire şi de aceeaşi grosime pe toată lungimea tăvălugilor. Este necesar ca dispozitivul de reglare al alimentării să funcţioneze uşor şi să asigure reglarea automată a alimentării prin deschiderea sau închiderea şubărului destinat acestui scop, în funcţie de cantitatea de grâu din pâlnia de alimentare. Poziţiile limită ale rotirii şubărului se reglează cu ajutorul unor şuruburi. Pentru variaţia turaţiei cilindrilor de alimentare valţul automat VDA este prevăzut cu o roată de curea variabilă montată pe axul tăvălugului fix. Reglarea vitezei cilindrilor de alimentare se realizează cu un şurub micrometric. Acesta este legat la un braţ mobil care prin intermediul unei role întinde cureaua de acţionare. Cuţitele sau periile care asigură curățirea tăvălugilor de produsele ce aderă pe suprafața lor se reglează la o distanţă maximă de 0,06 - 0,09 mm de suprafaţa acestora. Aspiraţia valţului trebuie să funcţioneze în condiţii normale pentru a se evita încălzirea produselor şi a se elimina fenomenul de condensare a vaporilor de apă în interior. Evacuarea fără întrerupere a produselor din valţ asigură continuitatea funcţionării acestuia. La punerea în funcţiune sau la oprirea morii cuplarea şi decuplarea valţurilor se face începînd cu şrotul I. Defecţiunile posibile în timpul exploatării valţurilor, cauzele ce pot provoca aceste defecţiuni precum şi modul de remediere sunt prezentate în tabelul 6.9. Lungimea totală a tăvălugilor valţurilor pentru o anumită capacitate de măciniş se stabileşte ținând seama de încărcătura specifică, care în ţara noastră este de 40-60 kg grâu/cm lungime tăvălugi în 24 ore. Pentru diferitele pasaje de prelucrare din procesul tehnologic de măciniş încărcăturile specifice medii pe valţuri variază astfel (în kg/cm lungime tăvălugi în 24 h): şrotul I, 800-1100; şrotul II, 500-700; şrotul III, 350-600; şrotul IV, 250-400; şrotul V, 200-300; şrotul VI, 150-250; şrotul VII, 125-175; desfacerea grişurilor şi a capetelor 200-250; măcinătoarele 1 ... 5, 180-220; măcinătoarele 5 ... 10, 120-180; măcinătoarele de refuzuri 150200. Întreţinerea valţurilor. Pentru ca valţul să funcţioneze în condiţii corespunzătoare trebuie să se asigure o ungere normală a tuturor organelor şi pieselor în mişcare, numai cu uleiurile şi unsorile de calitatea prescrisă. Se va avea grijă ca în timpul ungerii să nu pătrundă praf sau alte impurităţi

254

în lagăre şi să nu se scurgă ulei sau unsoare pe curelele de transmisie. Locurile de ungere, lubrifianţii prescrişi precum şi intervalele de ungere sunt prezentate în tabelul 6.10. Prezenţa lubrifianţilor în locurile indicate se verifică la intervale mai scurte decât cele prevăzute pentru ungere şi se completează eventual până la nivel. Se verifică starea de conservare a riflurilor sau a suprafeţelor netede la tăvălugi şi în caz de nevoie aceştia se şlefuiesc şi se rifluiesc. Când diametrul tăvălugilor se micșorează datorită uzurii şi prelucrării repetate roţile dinţate se schimbă cu altele corespunzătoare. Dacă diametrul se micşorează cu mai mult de 4%, se schimbă tăvălugii. Se verifică în mod curent ca valţul să funcţioneze fără trepidaţii, iar lagărele să nu se încălzească peste 60°C. Tabelul 6.9 Defecţiuni care pot apărea la valţuri Defecţiunea Nu se atinge turaţia de regim a tăvălugilor Curelele de transmisie se încălzesc. Valțurile bat. Produsul se lipeşte de tăvălugi, învăluindu-i

Produsul nu este uniform dea lungul tăvălugilor.

Cauza defecţiunii Tensiunea de alimentare a motorului electric este prea mică; Cureaua patinează pe şaiba de antrenare. Şaibele de curea nu sunt bine aliniate Tăvălugii sunt neechilibraţi. Şaiba de antrenare este neechilibrată. Bucşele lagărelor sunt uzate. Roţile dinţate sunt uzate. Produsul de măcinat conţine usturoi sălbatic a cărui substanţă grasă se lipeşte de tăvălugi. Unghiurile riflurilor sunt prea ascuţite şi produsul se blochează în rifluri. Tăvălugii nu sînt rotunzi sau nu au conicitatea prescrisă. Periile sau cuţitele nu funcţionează corespunzător. Alimentarea nu este uniformă de-a lungul tăvălugilor. Tăvălugii sunt tociţi. Alimentarea nu este uniformă. Tăvălugii nu sunt paraleli.

255

Modul de remediere Se verifică tensiunea; Se va întinde cureaua; Se aliniază şaibele de curea; Se verifică echilibrarea tăvălugilor; Se echilibrează şaiba; Se înlocuiesc bucşele; Se înlocuiesc roţile dinţate; Tăvălugii trebuie curățiți cu apă fierbinte şi o perie aspră; Se reşlefuiesc şi se rifluesc corespunzător tăvălugii; Se corectează defecţiunile prin şlefuire; Se apropie de tăvălugi periile sau cuţitele; Se reglează dispozitivele pentru uniformizarea alimentării; Se şlefuiesc tăvălugii şi se înlocuieşte la nevoie pinionul cu altul care are cu unul sau doi dinţi mai puţin; Se reglează dispozitivele pentru uniformizarea alimentării;

Tabelul 6.9 (continuare) Defecţiunea Valţul nu se decuplează la golirea pâlniei de alimentare, respectiv nu se cuplează la umplerea ei.

Cauza defecţiunii Deplasarea contragreutăţii de pe tija paletei de închidere. Scăderea tensiunii de alimentare. Defectarea instalaţiei electrice.

Modul de remediere Se reglează paralelismul tăvălugilor; Se reglează poziţia contragreutăţii; Se verifică tensiunea; Se verifică instalaţia: legăturile, microîntrerupătoarele, transformatoarele, electrosupapele etc.

Semnalizarea optică nu funcţionează.

S-au ars lămpile de semnalizare. S-au defectat microîntrerupătoarele.

Se înlocuiesc lămpile; Se verifică şi eventual se înlocuiesc microîntrerupătoarele;

Perdeaua produsului de alimentare este deformată

Aspiraţia valţului nu se face corect sau este prea intensă.

Se controlează şi se reglează aspiraţia valţului;

Produsul rezultat are temperatura ridicată

Riflurile au o uzură înaintată. Suprafaţa tăvălugilor netezi sa lustruit. Tăvălugii măcinători lucrează prea strâns. Aspiraţia valţului este slabă.

Se rifluiesc tăvălugii ; Se reşlefuiesc tăvălugii; Distanţa dintre tăvălugi se reglează corespunzător; Se reglează aspiratia valţului.

Săptămânal mașina trebuie supusă unei curăţiri minuţioase, iar la fiecare oprire se curăţă în interior pentru îndepărtarea depunerilor de produs, se controlează şi se strâng toate şuruburile şi piesele sale de legătură. În caz de uzură sau deteriorare a unor piese acestea se înlocuiesc. Pentru menţinerea în permanentă stare de funcţiune precum şi pentru asigurarea reparaţiilor planificate trebuie procurate la timp toate piesele de schimb şi materialele de uzură necesare. Principalele piese de schimb şi materiale de uzură sunt tăvălugii de măcinare netezi şi rifluiţi, roţile dinţate, rulmenţii, pompa cu roţi dinţate, cureaua pentru variator, cuzineţii netezi, lămpile de semnalizare etc.

256

Tabelul 6.10 Locurile de ungere, lubrifianţii prescriși şi intervalele de ungere Locul de ungere

Lubrifiantul utilizat

Intervalul de ungere

Valţul dublu automat VDA-825 şi 1025 Carcasa sistemului de comandă automată

Ulei 106

3 luni

Rulmentul exterior al axului cu pinion Carcasa transmisiei cu lanţ Lagărele cilindrilor de alimentare Rulmentul rolei de întindere Lagărele axului excentric Cilindrul hidraulic Lagărele fixe şi mobile Cutia angrenajului Lagărele melcului colector

Rul 100 Ulei 106 Rul 100 Rul 100 Ulei 106 Ulei 106 Rul 100 Ulei 106 Rul 100

3 luni 3 luni 3 luni 3 luni 24 ore 3 luni 3 luni 3 luni 3 luni

Valţul dublu semiautomat VDI-622 şi 822 Mecanism de cuplarea tăvălugilor Dispozitiv pentru decuplare automată (lagărele cilindrilor de alimentare) Lagărele fixe şi mobile (dreapta şi stînga) Cutia angrenajului

Unsoare consistentă U 85 Unsoare consistentă U 85

săptămânal săptămânal

Ulei 106 Ulei 106

3 luni 3 luni

6.3.2. Exploatarea, întreţinerea şi repararea maşinilor şi utilajelor de tăiat 6.3.2.1. Exploatarea, întreţinerea şi repararea maşinii de tocat carne Maşina de tocat carne tip Matoca-160 se pretează bine pentru mărunţirea tuturor sortimentelor de carne crudă şi fiartă, slănină, subproduse, cu condiţia ca bucăţile iniţiale să aibă masa de 1/2 kg, pentru materiile prime crude şi 1/2-1 kg pentru cele fierte, ţinându-se cont că: pentru carnea crudă şi decongelată se foloseşte turaţia redusă iar pentru carnea fiartă, turaţia mare a electromotorului ; maşina nu poate fi folosită pentru carnea congelată. Recomandările de exploatare sînt indicate în tabelul 6.11. Pentru exploatarea în bune condiţii a maşinii se vor avea în vedere următoarele: ▪ zilnic, înainte de pornirea maşinii, se verifică starea de igienă a acesteia; ▪ şnecul de alimentare, presare; ▪ sistemul de tăiere, inclusiv al carcaselor respective; ▪ se execută ungerea la locurile prevăzute; ▪ se conectează tabloul la reţea;

257

▪ maşina se trece pe viteză mică prin comutatorul de regim de funcţionare şi se apasă pe butonul de pornire, lăsându-se în funcţiune câteva minute, după care se apasă pe butonul de oprire. Tabelul 6.11. Recomandările de exploatare cu maşina de tocat carne Matoca-160 la turaţia motorului electric de l500 rot/min Materia primă

Indicaţii de lucru

- Se vor folosi cuţite şi orice combinaţii de două site (Ømin = 3 mm) Came de porc proaspătă sau - Se poate prelucra printr-o singură trecere cu sita cu Ømin= 3 mm decongelată - Se poate folosi sită cu Ø = 2 mm numai după o prelucrare cu sita mai mare - Se vor folosi cuţite şi orice combinaţie de două site (Ømin = 3 mm) Carne de vită calitatea I - Se poate folosi o singură trecere prin sita ca Ømin=5mm - Se poate folosi sita ca Ø = 2 mm numai după o pretocare a cărnii cu o sită mai mare - Se face o pretocare a cărnii prin sita cu Ø = 20 mm Materialul pretocat se va toca cu o combinaţie de două site cu Ømin = 3 mm - Nu se recomandă folosirea sitei cu Ø= 2 mm - Se vor folosi cuţite şi combinaţie de dotă site (Ømin = 3 mm) Orice materie primă în stare - Sita cu Ø = 2 mm se va folosi numai după o pretocare cu sită mai fiartă mare, Ø 3 mm

Carne de vită II şi III. Carne cap porc. Slănină în stare proaspătă sau decongelată

În timp, melcul se poate uza, micşorându-şi diametrul, ceea ce va determina ca nu tot materialul să fie împins de către melc spre mecanismul de tăiere. Sitele îşi pot pierde planeitatea şi devin concave. Din acest motiv trebuie realizată rectificarea sitelor, nu doar pentru înlăturarea concavităţii, dar şi pentru ascuţirea muchiilor orificiilor. Tot din cauza uzurii, cuţitele se tocesc. La ascuţirea cuţitelor trebuie avută în vedere şi planeitatea lor astfel încât ele să calce perfect pe sită. Dacă cuţitul nu calcă perfect pe sită şi nu este bine ascuţit, carnea este prinsă între cuţit şi sită, fiind strivită nu tăiată. Dacă nu s-a constatat nici o defecţiune, maşina se poate porni din nou pe turaţia maximă, după ce s-a atins turaţia joasă; maşina se încarcă numai după pornirea motorului electric. Personalul care deserveşte maşina va avea grijă ca să alimenteze continuu maşina în timpul funcţionării, să nu pătrundă obiecte străine în pâlnia de alimentare, să respecte regulile de protecţia muncii.

258

După terminarea lucrului, maşina se opreşte apăsând pe butonul de oprire şi deconectând de la reţea tabloul de comandă prin întrerupătorul cu came. În vederea spălării se demontează setul de tăiere, şnecul de presare şi de alimentare. Se spală bine cu apă caldă piesele demontate şi interiorul maşinii, inclusiv pâlnia de alimentare. Se spală exteriorul maşinii. După uscarea completă a maşinii se ung cu vaselină RUL-100 suprafeţele de sprijin de pe axul principal, se montează şnecul de alimentare şi se pompează de 2—3 ori cu pompa de ungere manuală în ungătorul cu bile, aflat în alezajul axului principal. Se montează la loc piesele demontate în ordinea inversă demontării. În timpul funcţionării maşinii se pot ivi unele defecţiuni care sînt prezentate în tabelul 6.12. Tabelul 6.12 Defecţiunile maşinilor de tocat, cauzele lor şi măsuri de remediere Defectul

Motorul electric se încălzeşte şi se opreşte

Transportorul melcat de alimentare întoarce carnea in pâlnia de alimentare ; produsul se blochează în carcasa respectivă

Carnea nu se mărunţeşte bine şi se încălzeşte

În carcasa maşinii se aud zgomote şi lovituri

Cauzele apariţiei defectului - Puterea motorului electric este insuficientă; - În pâlnia de alimentare s-a introdus prea mult material; - Distanţa dintre transportorul melcat şi pereţii interiori ai carcasei este mai mare decât cea indicată; - Puterea ele mărunţire a mecanismului de tăiere este mai mică decât capacitatea de împingere a transportorului melcat; - Nu a fost bine strâns mecanismul de tăiere; - Cuţitul nu calcă bine pe sită - Sitele s-au încărcat cu flaxuri, cartilagii, tendoane; - S-a rupt cuţitul sau sita; - în mecanismul de tăiere a pătruns un corp străin; -

Măsuri pentru remedierea defectului Se schimbă motorul electric; Se micşorează cantitatea de produs ce se introduce în pâlnia de alimentare; Se rectifică transportorul melcat, astfel ca distanţa dintre acesta şi pereţii carcasei să fie 0,3 - 0,4 mm; Se înlocuiesc cuţitele mecanismului de tăiere;

Se demontează şi se remontează corect mecanismul de tăiere după ce au fost schimbate cuţitele şi sitele;

Se opreşte maşina, se îndepărtează detaliile rupte; Se înlocuiesc cuţitele sau sitele; - Se îndepărtează corpul străin;

Întreţinerea maşinii constă în igienizarea zilnică a acesteia, verificarea lunară a lanţului Gall şi a sistemului de întindere a lanţului, controlul semestrial al şuruburilor de fixare a părţilor în mişcare ale maşinii. Săptămânal se verifică nivelul de ulei din reductor şi starea garniturilor de etan- şare. Ungerea maşinii se face în punctele indicate în tabelul 6.13.

259

Tabelul 6.13 Locurile de ungere la maşina de tocat carne Denumirea

Carcasa rulmenţilor de pe axul principal Axul principal

Denumirea STAS pentru lubrifiant Ulei mineral 1.65.STAS 383-87 Unsoare consistentă RUL 100 Ca3 STAS 1608-84

Piuliţă de strângere

STAS 1608-84

Lanţul Gall

STAS 1608-84

Axul capului de taiere Şuruburile cu ochi

STAS 1608-84

Rulmenţii motorului electric

STAS 1608-81

Carcasă radiator

STAS 1608-84

Caracteristici

Perioada Cantitatea

(7-9) 1 /500C

anual

circa 5 1

Punct de picurare 100°C Punct de picurare 100°C Punct de picurare 100°C Punct de picurare 100°C Punct de picurare 100°C Punct de picurare 100°C Punct de picurare 100°C

anual

circa 150 g

săptămânal 3 pompări săptămânal

4g

săptămânal

5- 10 g

lunar

5 - 10 g

săptămânal

3-4g

anual

30 -40 g

Ciclul de reparaţii este următorul : RT - RC1 - RC2 - RK 496 - 2480 - 4960 - 9920 (ore) Cu ocazia reviziilor tehnice se execută următoarele lucrări: ▪ se demontează pâlnia de alimentare; ▪ se scoate capacul redactorului şi se demontează parţial sistemul de antrenare; ▪ se controlează atent starea de uzură a maşinii în vederea determinării posibilităţilor de funcţionare în continuare şi eventualele reparaţii necesare remedierii uzurilor constatate; ▪ se execută reglajul la mecanismele elementelor de asamblare slăbite; ▪ se verifică starea rulmenţilor, a roţilor de lanţ, a roţilor dinţate, a lanţurilor Gall, a garniturilor de etanşare; ▪ se verifică starea instalaţiei electrice; ▪ se întocmeşte foaia de constatare tehnică. Dacă la revizia tehnică se constată un defect ce ar periclita funcţionarea maşinii, iar pentru remediere este necesară înlocuirea de piese, atunci se execută în continuare şi reparaţia curentă. La reparaţia curentă se execută următoarele: ▪ se demontează pâlnia de alimentare; ▪ se demontează mecanismul de antrenare; 260

▪ se scoate capacul reductorului şi se demontează parţial mecanismul de antrenare; ▪ se repară, se recondiţionează şi ajustează piesele de uzură frecventă din cadrul subansamblurilor; ▪ se înlocuiesc piesele uzate; ▪ se înlătură jocurile care depăşesc limitele admisibile la roţile de lanţ şi angrenaje, şuruburi şi piuliţe de fixare, între axuri şi bucşe; ▪ se curăţă şi se gresează în conformitate cu fişa de ungere; ▪ se verifică funcţionarea tuturor subansamblurilor din lanţul cinematic al maşinii; ▪ se verifică instalaţia electrică şi dispozitivele de protecţia muncii; ▪ se recondiţionează straturile de protecţie, se întocmeşte lista pieselor de schimb necesare pentru reparaţiile următoare. În cadrul reparaţiilor capitale se execută următoarele: ▪ se demontează complet maşina şi se verifică starea tuturor pieselor; ▪ se recondiţionează, se înlocuiesc piesele uzate, garniturile şi piesele de fixare deteriorate; ▪ se verifică şi recondiţionează instalaţia electrică; ▪ se ascute setul de tăiere; ▪ se revopsesc suprafeţele supuse oxidării. Demontările şi montările se execută după cum urmează: 1. Pâlnia de alimentare:  se demontează capacul de protecţie de pe peretele posterior al maşinii;  se desfac şuruburile de fixare ale pâlniei de alimentare;  se ridică pâlnia. Montarea se face în ordinea inversă. 2. Mecanismul de alimentare şi tăiere:  se desface piuliţa de strângere,  se scoate melcul de presare împreună cu setul de tăiere cu ajutorul unui cîrlig-extraetor;  se deşurubează cele două piuliţe care fixează capul mecanismului de tăiere iar acesta se rabate spre stânga;  se extrage manual şnecul de alimentare. Montarea se face în ordinea inversă. 3. Mecanismul de antrenare:  se demontează toate capacele de protecţie;  se demontează carcasa şnecului de alimentare;

261

 se demontează capacul superior al reductorului; se desfac lanţurile Gall;  se demontează capacul de la lagărul din spate al axului principal;  se extrage şi bucşa port-rulment de la lagărul din spate al lagărului principal;  se desface piuliţa pentru fixarea rulmentului pe axul principal;  se desfac şuruburile care fixează carcasa rulmenţilor, din faţă, de carcasa reductorului. Montarea se face în ordinea inversă. 6.3.2.2. Exploatarea întreţinerea şi repararea maşinii de mărunţit fin În vederea unei bune exploatări a maşinii este necesară montarea corectă a acesteia în ceea ce priveşte orizontalitatea, legarea maşinii la panoul de forţă şi legarea la pământ. Pentru punerea în funcţiune este necesar să se efectueze următoarele operaţiuni: o verificarea nivelului de ulei în reductorul de antrenare taler şi a discului de evacuare pastă; verificarea întinderii curelelor trapezoidale; o verificarea montajului cuţitelor şi reglarea distanţei dintre acestea şi taler; o verificarea gresajului în locurile indicate în fisa de ungere. La exploatare se porneşte talerul la turaţia mică, se pornesc cuţitele la turaţia mică, se începe alimentarea cu materie primă şi după 5 - 6 turaţii ale talerului începe să se adauge apă răcită sau fulgi de gheaţă. Se trece la treapta a doua de turaţie atât la cuvă cât şi la cuţite până la obţinerea granulaţiei dorite, după care se trece din nou pe treapta întâi de turaţie la taler şi cuţite si se face evacuarea pastei prin introducerea manuală a discului de evacuare în taler. În cursul exploatării maşinii pot apărea defecţiunile menţionate în tabelul 6.14.

Tabelul 6.14 Defecţiunile cuterelor, cauzele lor şi măsuri de remediere Defectul

Cauza

Turaţia cuvei este mai mică decât cea proiectată, cuva se roteşte neuniform sau intermitent Tocătura se încălzeşte, mărunţirea se efectuează neuniform sau incomplet -

Curelele de transmisie sunt insuficient întinse; Rulmenţii axului motor sunt deterioraţi;

Modalităţi de remediere - Se întind curelele de transmisie prin deplasarea motorului electric pe sania de întindere; - Rulmenţii uzaţi se înlocuiesc;

S-au tocit cuţitele; Este prea mare distanţa între cuţite şi cuvă; Turaţia cuţitelor este insuficientă;

- Se ascut cuţitele; - Se reduce distanţa dintre cuţite şi cuvă la 1,5 - 2 mm; - Se schimbă motorul electric cu unul cu o turaţie mai mare;

262

Defectul În timpul lucrului se aud zgomote anormale în interiorul cuvei Prin ridicarea capacului de protecţie al maşinii cuţitele continuă să se învârtească

Tabelul 6.14 (continuare) Cauza Modalităţi de remediere S-au dereglat rulmenţii axului - Se verifică lagărele şi se cuţitelor şi acestea ating cuva; înlocuiesc rulmenţii uzaţi; Cuţitele sunt slab strânse pe ax - Se strâng cuţitele pe ax; În interiorul cuvei a pătruns un - Se îndepărtează copul străin; corp străin; Nu funcţionează contactul de - Se verifică contactul de protecţie, care prin ridicarea protecţie prin curăţirea şi capacului blochează motorul recondiţonarea legăturilor electric; electrice.

Întreţinerea maşinii se referă la: ascuţirea cuţitelor, igienizarea şi ungerea acesteia. Pentru buna funcţionare a cuterului, cuţitele se ascut de 2 - 3 ori pe zi cu ajutorul masatului şi o dată pe săptămână în atelierul mecanic. Ascuţirea se face numai pe partea înclinată şi apoi se controlează masa cuţitelor, diferenţa dintre cel mai greu şi cel mai uşor trebuind să fie < 2 g. În timpul ascuţirii în atelier, temperatura cuţitelor nu va depăşi 1800C în nici un punct, în caz contrar putându-se forma fisuri care duc la ruperea cuţitelor. Atingerea acestei temperaturi se recunoaşte după coloraţia galben-cărămiziu spre albastru a oţelului. La ascuţire cuţitul se răceşte cu apă. La igienizarea maşinii se opresc cuţitele, se ridică capacul şi se spală cuţitele şi capacul cu jet de apă fierbinte, apoi se porneşte talerul la turaţia redusă şi se spală cu apă care se evacuează cu ajutorul dispozitivului de evacuare. Ungerea maşinii se face conform fisei tehnice (tabelul 6.14). Maşina funcţionează cu următorul ciclu: R - RC1 - RC2 - RK, durata normală între reparaţii (în ore) fiind 720- 2150-4300-8660, iar timpul de reparaţii (în zile) fiind 1-2-2-2. La demontarea maşinii pentru reparaţie se indică următoarele: ▪ se demontează ansamblul de tăiere (se demontează cuţitele, roata de curea şi apoi trompa de extragere cu ajutorul a două şuruburi); ▪ se scoate talerul iar la demontarea reductorului se va demonta mai întâi motorul electric de antrenare. ▪ demontarea dispozitivului de evacuare se face după scoaterea de pe utilaj şi scoaterea carcasei de protecţie a motoreductorului.

263

Tabelul 6.15 Fişa tehnică de ungere a cuterului Locul de ungere

Tipul de lubrifiant

Rulmenţii axului portcuţite

Unsoare RUL 143 Nr. 3 STAS 1608-84

Cantitatea necesară 50 g

Rulmenţii grupului de antrenare Rulmenţii motorului electric de antrenare cuţite

Idem Idem

100 g 150 g

Rulmenţii motorului electric de antrenare taler

Idem

100 g

Rulmenţii motorului electric pentru dispozitivul de descărcare

Idem

100 g

Ulei TIN 82 EP 90 NID 4944-72

1,5 1

Idem

11

Carcasă reductor Carcasă motoreductor

264

7. UTILAJE PENTRU SORTARE, CALIBRARE ŞI CERNERE 7.1. CONSIDERAŢII GENERALE Toate procesele tehnologice de prelucrare în industria alimentară necesită fracţionarea unor sisteme solide granulare polidisperse. Scopul fracţionării poate fi: ▪ clasarea - separarea pe fracţiuni sau clase granulometrice; ▪ sortarea - separarea pe sorturi de constituenţi, după natura acestora; ▪ calibrarea - separarea pe calităţi în cadrul aceluiaşi sort. Clasarea granulometrică pe fracţiuni poate avea următoarele scopuri: o separarea fracţiunii de granule care depăşesc o mărime limită inferioară; o separarea fracţiunii de granule care nu ating o mărime limită superioară; o separarea fracţiunii de granule cu mărimi între două limite; o separarea mai multor fracţiuni granulometrice; o separarea granulelor pe sorturi de materiale (sortarea). Clasarea pe fracţiuni granulometrice se face prin cernere. Sortarea, după natura constituenţilor, se poate realiza pe baza diferenţei dintre valorile constantelor fizice sau chimice: densitate, proprietăţi superficiale, susceptibilitate magnetică, solubilitate etc. Sortarea se poate realiza prin cernere sau prin separare pneumatică (antrenare în curent de aer) sau elutriere (antrenare în curent de lichid). Calibrarea se aplică atât pentru sortarea legumelor şi fructelor, cât şi pentru boabe.

7.2. CERNEREA Cernerea este operaţia de separare în două sau mai multe fracţiuni granulometrice a maselor granulare sau pulverulente cu ajutorul grătarelor, ciururilor şi sitelor. Acestea sunt suprafeţe metalice (tip grătar, tablă perforată sau împletitură) sau textile (împletituri) care prezintă orificii egale: fante lungi dreptunghiulare sau ochiuri pătrate. Grătarele sunt realizate din bare metalice paralele (de obicei cu secţiune trapezoidală), fixate la distanţe egale pe suporturi transversale, delimitându-se astfel fante egale.

265

Ciururile şi sitele sunt table perforate (cu orificii circulare, pătrate sau dreptunghiulare) sau ţesături metalice sau textile; termenul de sită se referă la suprafeţele de cernere cu orificii cu diametrul sau latura mai mici de 1 mm, iar cel de ciur pentru suprafeţe de cernere cu orificii mai mari de 1 mm. Ciururi şi site din tablă perforată Suprafeţele de cernere realizate din table perforate sunt descrise şi clasificate de STAS 7445/1-74 şi 7445/2-74. Tablele perforate au ochiuri de aceeaşi formă geometrică şi mărime, dispuse regulat, în paralel sau în şah (zigzag) (fig. 7.1). Ochiurile au formă circulară, pătrată sau dreptunghiulară. Grosimea tablelor este de 0,5 - 8,0 mm, în funcţie de dimensiunea ochiurilor, iar diametrul sau latura ochiului (orificiului) este cuprinsă în domeniul 0,5 - 125 mm. Materialele din care se confecţionează tablele perforate sunt: oţel OL34 şi OL42, bronz, alamă, aluminiu, cupru, zinc, alpaca.

Fig. 7.1. Table perforate cu diferite tipuri de ochiuri

Suprafaţa utilă de cernere pentru table perforate cu diferite ochiuri este prezentată în tabelul 7.1.:

266

Tabelul 7.1. Suprafaţa utilă a tablelor perforate Tipul de tablă perforată

Suprafaţa utilă (%)

1) Tablă perforată cu ochiuri rotunde sau

Su = 100 d2/l2

pătrate - relaţie generală Su= 78,5 d2/l2

2) Table perforate cu orificii rotunde sau pătrate dispuse în paralel 3) Tablă perforată cu ochiuri rotunde sau

Su= 90,7 d2/l2

pătrate dispuse în şah 4) Tablă perforată cu ochiuri ovale cu

d  d − 0,215  d1 S u = 100 1 2 l1  l2

lăţimea ochiului d1 şi lungimea d2

2

în care: - l1 este distanţa dintre axele longitudinale a două ochiuri alăturate de pe rânduri vecine; - l2 este distanţa dintre axele transversale a două ochiuri alăturate de pe două şiruri vecine În cazuri speciale se produc şi table perforate cu două feluri de ochiuri (de exemplu o jumătate a suprafeţei cu ochiuri dreptunghiulare, cealaltă jumătate cu ochiuri rotunde sau cu ochiuri de forma unui triunghi echilateral). Prin ambutisare sau nervurare se produc şi table perforate gofrate, cu nervuri longitudinale de secţiune triunghiulară şi ochiuri dreptunghiulare cu latura mare paralelă cu nervurile. Ciururi şi site din împletituri După natura materialului din care sunt executate, deosebim:  împletituri din ţesătură metalică (fire din oţel, cupru, alamă, bronz fosforos);  împletituri din mătase naturală;  împletituri din fire sintetice. a. Împletiturile din sârmă (sub formă de plase sau ţesături) realizate mecanic sau manual sunt normalizate prin STAS 2650-87. După felul sârmelor şi al îmbinărilor, împletiturile de sârmă se clasifică în:  plase (fig.7.2);  ţesături -

din sârmă netedă, împletită simplu sau încrucişat;

-

din sârmă ondulată, împletită simplu sau încrucişat;

267

 trese din sârmă netedă, împletită simplu sau încrucişat.

Fig. 7.2. Plasă din sârmă împletită.

Pentru confecţionarea cernere se

suprafeţelor

de

folosesc în special ţesăturile; ţesăturile cu ochiuri pătrate se execută din sârmă

netedă cu secţiune circulară din oţel sau alamă şi sunt normalizate prin STAS 8285-77. Ţesătura poate fi simplă (fig. 7.3, a) obţinută prin legare simplă, prin legare încrucişată (fig. 7.3, b) sau ajurată (fig. 7.3, c).

Fig. 7.3. Ţesături pentru site: a - ţesătură simplă; b - ţesătură croise; c - ţesătură ajurată.

În tabelul 7.2 se prezintă caracteristicile ţesăturilor pentru site.

268

Tabelul 7.2. Caracteristicile ţesăturilor pentru site Valoare şi UM

Caracteristici Latura interioară a ochiului,

l = 0,08 - 16 mm

Diametrul sârmei, d

d = 0,05 - 3,15 mm

Pasul ţesăturii, t

mm

Suprafaţa utilă de cernere, Su

Su = 1000 l2/t2, [%]

Ţesătura cu ochiuri pătrate, întrebuinţată la încercări şi clasări de precizie ale materialelor este standardizată conform STAS 1077-67 şi se execută din sârmă netedă cu secţiune circulară, din oţel inoxidabil, bronz fosforos sau alamă. Ţesătura este realizată prin legare simplă. După acest standard, sitele normale sunt definite printr-un număr de cod care reprezintă lungimea laturii ochiului (în mm) cu zecimalele semnificative necesare (cu virgula omisă); este standardizat, de asemenea, şi diametrul sârmei din care este confecţionată ţesătura. Sitele normale americane (S.U.A.) aparţin seriei Tyler sau seriei US. Sitele din seria Tyler au ca bază sita cu latura ochiurilor de 0,074 mm şi diametrul sârmei de 0,053 mm (aceasta este numită sita de 200 mesh, adică cu 200 ochiuri pe ţol); sitele următoare din serie au latura ochiurilor şi grosimea sârmei în progresie geometrică cu raţia

2.

b. Sitele din mătase naturală se folosesc pentru cernerea amestecurilor de granulaţie foarte fină (făină rezultată din măcinarea grâului de exemplu). Orificiile acestor site au latura cuprinsă în domeniul 0,083 - 0,236, uzual 0,103 - 0,197 mm. Pentru a se evita deformarea sub greutatea materialului supus cernerii, sitele din mătase naturală se apretează cu o compoziţie specială (gelatină, acid oleic şi acid acetic), devenind lucioase, tari şi mai puţin higroscopice. Tot pentru evitarea deformării, ţesătura nu este formată simplu din urzeală şi bătătură simplă, ci urzeală simplă şi bătătură împletită sau urzeală simplă şi bătătură combinată. c. Sitele din fire sintetice (nylon, sterlon, capron etc.) tind să suplinească deficitul de mătase naturală, având în plus rezistenţă mai mare la uzură. Mărimea ochiurilor sitelor din fire sintetice variază în acelaşi domeniu ca şi la cele din mătase naturală.

269

7.3. ELEMENTE CARACTERISTICE OPERAŢIEI DE SEPARARE 7.3.1. Metode de realizare a cernerii În funcţie de

necesităţi,

separarea cernere

prin a

amestecurilor polidisperse

se

poate realiza prin următoarele metode: a. metoda Fig. 7.4. Metode de cernere: a - metoda cernuturilor; b - metoda refuzurilor; c - metoda combinată.

cernuturilor, conform căreia sitele se

montează

în

serie, una în prelungirea celeilalte, începând cu dimensiunile cele mai mici ale ochiurilor şi terminând cu ochiurile cele mai mari; în acest caz se obţin mai multe cernuturi şi un singur refuz (fig. 7.4, a); b. metoda refuzurilor, conform căreia sitele se dispun suprapus, începând cu sita de sus, cu ochiurile cele mai mari şi terminând cu sita inferioară, cu ochiurile cele mai mici; astfel se obţin mai multe refuzuri şi un singur cernut (fig. 7.4, b) c. metoda combinată, îmbinând cele două metode anterioare, obţinându-se mai multe cernuturi şi mai multe refuzuri (fig. 7.4, c). 7.3.2. Elemente de calcul şi clasificarea utilajelor de cernere

Clasificarea utilajelor de cernere Utilajele care servesc pentru realizarea cernerii se clasifică în: -

utilaje de cernere cu grătare:

270

-

-

-

cu grătare fixe;

-

cu bare mobile;

-

cu grătare cu role;

utilaje cu mişcare plan-paralelă a sitei (oscilante): -

cu mişcare alternativă a sitei;

-

cu mişcare plan-circulară a sitei;

utilaje cu mişcare de rotaţie a sitei (rotative): -

cu site-disc;

-

cu site-tambur (burat);

utilaje cu mişcare vibratorie a sitei.

271

7.4. UTILAJE PENTRU CERNERE 7.4.1. Sortarea după diferenţa de mărime Sitele cu mişcare plană Sunt folosite, cu precădere pentru sortarea materiei prime, sau a fracţiunilor mărunţite, şi se compun întotdeauna din mai multe pachete de rame suprapuse, pe care se montează sitele propriu-zise, pe câte un cadru metalic, care are atât rol de susţinere a ramelor, cât şi de echilibrare a mecanismului oscilant. Mişcarea plan circulară provine de la o roată de curea 2 (figura 7.5), care prin intermediul unui ax 1, acţionează roata de raza r a excentricului 3, de unde, printr-un ax scurt

272

şi lagărul 5, se acţionează pachetele de rame 7. Contragreutăţile 4 realizează echilibrarea forţelor centrifuge ale acestora, cu cele de inerţie ale pachetelor cu rame, astfel încât, să se realizeze echilibrarea dinamică a ansamblului în mişcare pe direcţia principală de simetrie 6. Prin ciorapii 8 se asigură alimentarea cu produs, iar prin ciorapii de pânză 9 se realizează evacuarea produselor, pe categorii.

Fig. 7.5. Sita cu mişcare plan-circulară

Fig. 7.6. Schema de circulaţie a produselor în pavhetele de site P - produs; F - Faină; D - dunst; R1, R2, R3 - refuzuri

Vibraţiile sunt produse de un mecanism cu un arbore excentric având două lagăre sprijinite pe un cadru fix şi două lagăre solidare cu cadrul mobil. Cadrul mobil se mişcă după o traiectorie circulară, iar amplitudinea vibraţiilor este constantă, determinată de excentricitatea arborelui. Practic, corelaţia între mărimea excentricităţii şi turaţie are un optim situat la 140-180 rot/min, pentru o excentricitate de 40-50 mm. Sitele plane cu rame scurte şi formă dreptunghiulară (SP 412, SP 612, SP 812), reprezentată în figura 13.18, reprezintă un utilaj superior, datorită unei încărcări mai mari (1,5-2 ori), posibilităţii de detaşare a fiecărui compartiment, manevrabilităţii mai bune. Cu toate aceste avantaje, sitele cu rame scurte şi forma dreptunghiulară nu se folosesc decât la morile de mică şi medie capacitate, deoarece utilajul are o suprafaţă absolută de cernere mică, utilizarea acestora la morile de capacitate mare impunând instalarea unui număr mare de site plane de acelaşi tip.

273

Fig. 7.7. Sită plană de tip 812. 1 - roată de acţionare; 2 - suport; 3 - arbore; 4 - cutie de echilibrare; 5 - contragreutăţi; 6 - cadru pentru rame; 7 rame; 8 - cleme; 9 - tijă elastică; 10 - fund colector; 11 - gură de evacuare; 12 - cutie metalică; 13 - ramă metalică; 14 - ramă laterală; 15 - tirant;16 - şuruburi de fixare; 17 şurub; 18 - capac ; 19 - poliţă de fixare ciorapi.

Sita cilindrică în trei trepte Sunt utilaje la care sitele au o formă cilindrică sau poligonală, având ca organ de lucru un tambur înclinat ce posedă site pe suprafaţa laterală. Prin rotirea înceată a tamburului, particulele cad de-a lungul suprafeţei laterale cu site având ochiurile uniforme sau de dimensiuni crescânde, în acest ultim caz, utilajele fiind denumite şi maşini de sortat, construite cu până la patru dimensiuni de ochiuri. Faţă de celelalte categorii de utilaje, sitele cu mişcări rotative au avantajul realizării unor amestecări intense ale particulelor, având o construcţie simplă, gabarit redus şi consum scăzut de energie electrică. În timpul funcţionării sitele cilindrice degajă cantităţi importante de praf, acestea fiind cuplate la sisteme de deprăfuire. În practică sitele cilindrice pot fi folosite, în funcţie de numărul treptelor cu orificii drept precurăţitoare (cu una sau două trepte ale ochiurilor sitei cilindrice), curăţitoare sau clasoare (două sau trei trepte) şi sortatoare (trei sau mai multe trepte) În figura 7.8 este prezentată o sită cilindrică în trei trepte folosită pentru clasarea seminţelor, sub denumirea de sortatoare sau calibroare.

274

Amestecul de seminţe pentru curăţire este adus prin conducta 1 la sistemul de curăţire. La intrarea în sita cilindrică 2, printr-o porţiune aspirată şi vibratoare fluxul de seminţe este parcurs de un curent de aer care este aspirat în camera de detentă 3, unde se face separarea fracţiunilor solide, aerul fiind împins în atmosferă de ventilatorul 4. La parcurgerea succesivă a tronsoanelor 5, 6 şi 7 se separă fracţiunile de seminţe în ordinea mărimii, impurităţile mari fiind evacuate prin gura de evacuare 7.

Fig. 7.8. Schema constructiv-funcţională a sitei cilindrice

Maşini de calibrat şi sortat Calibrarea după un singur diametru se face cu benzi divergente longitudinale sau circulare sau cu benzi paralele şi cu ecartamente succesive. Fig. 7.9. Benzi de calibrare după diametru a - cu benzi divergente longitudinale cu ecartament variabil (1 - benzi longitudinale) b - cu benzi paralele cu ecartamente succesive (1 - benzile paralele; 2 - plăci cu ecartamente succesive; 3 - evacuare produse pe categorii.)

Calibrarea după un singur diametru se face cu benzi divergente longitudinale sau circulare sau cu benzi paralele şi cu ecartamente succesive (Fig. 7.9). La sistemul cu benzi longitudinale cu ecartament variabil (fig. 7.9.a), benzile care transportă produsele se depărtează una faţă de alta pe măsura ce banda avansează, produsele fiind evacuate în ordine crescătoare (D3>D2>D1). La sistemul cu benzi paralele (Fig. 7.9..b), între benzi sunt montate plăcuţe de plastic, care pe măsură ce benzile avansează se depărtează una faţă de alta, produsele fiind evacuate în ordine crescătoare (D3>D2>D1).

275

Maşini de calibrat cu cilindrii perforaţi Se foloseşte, pentru calibrarea fructelor cu textură tare şi semitare şi cu formă aproape sferică; se utilizează îndeosebi pentru mere, caise şi cartofi (Fig. 7.10).

Fig. 7.10. Maşina de calibrat cu cilindrii perforaţi. 1 - cilindrii perforaţi; 2 - perforaţii în ordine crescătoare spre evacuare; 3 - jgheaburi de evacuare produse pe categorii; 4 - cadru.

Se compune din 2-3-5 cilindri, prevăzuţi cu pereţi perforaţi de diferite dimensiuni, putând da astfel 3 - 6 calibre diferite. Cilindrii sunt prevăzuţi cu căptuşeală din cauciuc spongios, care apără fructele de vătămări, iar în interior au un dispozitiv care scoate fructele ce nu trec complet prin perforaţiile respective, îndrumându-le la cilindrul următor. Cilindrii se rotesc, iar produsele se deplasează pe exteriorul lor. Cele cu diametru mai mic decât orificiile cilindrilor trec în interiorul acestora şi sunt colectate prin jgheaburile de evacuare. Produsele cu diametrul mai mare decât orificiile trec mai departe şi se separă pe cilindrul următor, sau se evacuează pe la capătul maşinii. Maşini de calibrat cu benzi perforate Este folosită pentru calibrarea fructelor de formă aproape sferică, cu diametrul cuprins între 30 şi 80 mm şi este recomandată pentru mere, tomate, caise, ceapă, piersici. Maşina se compune din patru benzi de cauciuc cu perforaţii de 30, 50, 70, 80 mm ce rulează pe tamburi, şi care conduc produsele de la calibrul mic spre calibrul mare. Produsele cu diametrul mai mare de 80 mm se elimină pe la capătul opus alimentării (Fig. 7.11). Pentru fructele cu diametru mai mic de 30 mm, se poate folosi o instalaţie anexă formată din 2 sau 3 benzi perforate, cu dimensiuni mici, care sunt alimentate de la banda cu calibrul de 30 mm. Această anexă poate fi pusă în funcţiune doar atunci când este cazul, pentru calibrarea produselor cu dimensiuni mai mici de 30 mm, sau poate fi utilizată fără banda principală, în cazul calibrării produselor cu diametru de 10-30 mm.

276

Fig. 7.11. Maşina de calibrat cu benzi perforate 1 - pâlnie de alimentare cu produse; 2 - bandă perforată; 3 - pâlnii colectoare produse sortate; 4 - motor electric; 5, 6 - roţi de curea.

7.4.2. Separarea după proprietăţi aerodinamice Separarea după proprietăţile aerodinamice ale particulelor din amestec se realizează într-un curent de aer alimentat cu o anumită viteză. În cazul în care particulele se află într-un curent de aer ascendent, viteza de cădere a corpurilor este diferită şi depinde de greutatea G a particulei şi de forţa P datorată presiunii aerului, astfel că se vor întâlni următoarele situaţii: G>P -

particula de

produs se va depune;

G=P -

particula va

pluti în curentul de aer;

G

V deci : 0,64  D1, 63   

 d2 4

2 g  H

de unde, diametrul duzei va avea valoarea aproximativă : d  1,1

D  0,815 , cm (2  g  H ) 0, 25

Pentru ca spălarea să se realizeze cu o intensitate mare, trebuie ca jetul să aibă, la ieşirea din duză, o porţiune continuă a cărei înălţime să fie mai mare decât înălţimea ambalajelor supuse spălării. În acest caz, jetul va lovi cu putere fundul ambalajului şi va provoca desprinderea totală a sedimentului, care în prealabil a fost înmuiat. La o presiune de aproximativ 20 mH2O s-a găsit că jetul care iese dintr-o duză cu d = 2 mm are o porţiune continuă cu înălţimea de 40 cm. Această înălţime este suficientă pentru toate tipurile de ambalaje. Pentru realizarea spălării în condiţii bune, construcţia maşinii trebuie să permită aşezarea coaxială a ambalajului pe orificiul de şpriţuire, asigurând astfel distribuirea uniformă a lichidului pe suprafaţa interioară. De asemenea, este necesar ca sistemul de deplasare a ambalajelor în maşină să asigure un timp limită de oprire şi un număr limitat de opriri deasupra orificiilor de şpriţuire.

345

9.2.4. Tipuri de maşini de spălat ambalaje După construcţia dispozitivului de deplasare a ambalajelor în maşină se cunosc :  maşini de spălat cu lanţ transportor;  maşini de spălat fără lanţ transportor;  maşini de spălat tip tambur;  maşini de spălat tip bandă ;  maşini de spălat tip rotative. Primele trei tipuri au utilizări în special pentru spălarea sticlelor. După acţiunea de spălare pe care o realizează maşinile,

acestea pot fi grupate în :

 maşini de spălat prin înmuiere ;  maşini de spălat prin înmuiere şi şpriţuire;  maşini de spălat prin şpriţuire. Maşinile din primele două grupe pot fi la rândul lor, cu una sau mai multe băi şi zone de spălare. 9.2.4.1. Maşini de spălat cu lanţ transportor şi o baie de înmuiere Spălarea sticlelor este realizată prin înmuiere într-o baie de soluţie sodică, caldă şi prin şpriţuire cu soluţie şi apă.

Fig. 9.7. Maşina de spălat sticle cu o baie de înmuiere: 1 - dispozitiv cu lanţ pentru alimentare cu sticle; 2 - conductă de apă pentru preîncălzirea sticlelor; 3 baie de înmuiere; 4,5,6 - conducte de şpriţuire cu soluţie (t = 60°C); 7 - conductă de şprituire cu soluţie

346

(t = 70°C); 8 - conductă de şpriţuire cu soluţie (t = 60°C); 9 - conductă de şprituire cu apă (t = 45°C); 10-11 - conducte de şpriţuire cu apă (t = 30°C); 12 - conductă de şprituire cu apă (t = 100C); 13 conductă de evacuarea vaporilor de apă; 14 - lanţ transportor; 15 - carcasă; 16 - bare pentru ghidarea sticlelor; 17 - casete pentru sticle; 18 - dispozitiv de răsturnare; 19 - dispozitiv de separare a etichetelor; 20 - calorifere; 21 - bazine colectoare; 22 - reductor; 23 - motor electric; 24 - suporturi din profile metalice.

Maşina este alcătuită din următoarele elemente de bază (fig. 9.7): ▪ două lanţuri transportoare, din plăcuţe, între care se fixează casetele purtătoare de sticle. Lanţurile sînt ghidate pe roţi de lanţ. acţionarea lor făcându-se de către una din roţi care primeşte mişcarea de la un motor electric; ▪ masă de încărcare a sticlelor în maşină, care are suprafaţa cu caneluri (lăcaşuri) pentru sticle; ▪ masă de evacuare a sticlelor din maşină, prevăzută cu un dispozitiv de răsturnare, care aduce sticlele în plan vertical, aşezându-le pe banda transportoare. Sticlele sînt aşezate in casete confecţionate din tablă de oţel inoxidabil, de 1,5 mm grosime, prevăzute cu lăcaşuri (celule) de formă cilindrică sau prismatică. Numărul celulelor în casetă este variabil, depinzând de capacitatea maşinii. Dimensiunile unui lăcaş pentru sticle de 1 l şi 0,5 l sînt H = 250 mm D = 92, respectiv 72 sau 60 mm, în funcţie de forma sticlei. Caseta are, la partea care se aşează spre interiorul maşinii, o construcţie specială, fie din sârmă, fie din plăcuţe, care nu permite sticlelor să cadă din celule când acestea se găsesc pe ramura superioară a lanţurilor transportoare, permiţând însă aşezarea gâtului sticlei deasupra duzei de şpriţuire. În partea opusă, caseta are o placă rabatabilă, longitudinală, care în momentul cufundării sticlelor în baia de la partea inferioară, reţine sticlele în celulele casetei, în momentul alimentării şi evacuării sticlelor, placa se rabate pe partea laterală a casetei, permiţând intrarea, respectiv scoaterea sticlelor. Casetele sînt deplasate cu ajutorul lanţurilor străbătând, în drumul lor, mai întâi baia de înmuiere din partea inferioară a maşinii, apoi zonele de şpriţuire de la partea superioară. Pentru a menţine ridicată temperatura soluţiei sau a apei de spălare, baia de înmuiere şi bazinele colectoare a lichidelor de şpriţuire se încălzesc cu abur, care circulă prin ţevi. Pentru asigurarea distribuirii lichidelor de spălare în zonele de şpriţuire, maşina este prevăzută cu o reţea de conducte alimentate sub presiune de pompe centrifuge, acţionate individual. În scopul antrenării vaporilor care se degajă în timpul spălării, carcasa este 347

prevăzută în partea superioară cu un orificiu, la care se racordează conducta de aspiraţie a unui ventilator. Deoarece în baia de înmuiere etichetele de pe sticle se desprind, este necesară îndepărtarea lor din soluţie pentru a nu provoca înfundarea conductelor sau a pompei. Pentru aceasta, maşina este prevăzută cu un dispozitiv care separă etichetele pe o suprafaţă cilindrică perforată. Îndepărtarea etichetelor reţinute pe filtru se face cu un jet de aer sub presiune. De asemenea pentru a asigura funcţionarea maşinii în condiţii bune, se montează filtre cu sită pe reţeaua de conducte, înainte de aspiraţia în pompele centrifuge, care reţin toate impurităţile ce ar putea provoca înfundarea duzelor de şpriţuire. Sitele filtrelor se curăţă de impurităţi la anumite intervale de timp. Pentru controlul funcţionării şi pentru uşurarea întreţinerii maşinii, carcasa este prevăzută cu vizoare şi capace de acces. De asemenea, pentru controlul temperaturii şi presiunii soluţiei şi apei de spălare, maşina este prevăzută cu termometre şi manometre. Maşina Iloma (tabelul 9.1) realizează spălarea în următorul regim:

Tabelul 9.1 Regimuri de spălare la maşina de spălat ambalaje tip Iloma Operaţia

Temperatura, 0C

Timp, min

şpriţuire cu apă caldă

35 - 40

0,25

înmuiere în baia de soluţie alcalină

60-65

4

şpriţuire cu soluţie alcalină (p = 4 atm)

60-65

0,5

şpriţuire cu soluţie alcalină (p = 4 atm)

75

0.5

şpriţuire cu soluţie alcalină (p — 4 atm)

60

0,35

şpriţuire cu soluţie alcalină (p = 4 atm)

45

0.5

şpriţuire cu apă caldă

80

0,3

şpriţ uirie cu apă rece

10-15

0,3

9.2.4.2. Maşini de spălat cu lanţ transportor şi două băi de înmuiere Maşinile de acest tip funcţionează pe acelaşi principiu cu al celor descrise anterior, deosebindu-se prin faptul că înmuierea se face în cele două băi de la partea inferioară, care conţin soluţii de temperaturi diferite şi uneori chiar şi de concentraţii diferite. Din această grupă, maşina Nama se utilizează la spălarea sticlelor, iar maşina C.S.B, la spălarea borcanelor.

348

Maşina Nama (fig. 9.8) realizează spălarea în următorul regim (tabelul 9.2) :

Tabelul 9.2. Regimuri de spălare la maşina de spălat ambalaje tip Nama Operaţia

Temperatură,

Timp, s.

°C — înmuiere în baia I cu apă

30-35

71

— înmuiere în baia da Il-a cu soluţie alcalină

50-60

153

— şpriţuire cu soluţie alcalină (p = 2,5 atm)

70-75

37

— şpriţuire interioară cu soluţie alcalină (p = 2,5

53-63

19

atm) — şpriţuire cu apă caldă (p =1,8 atm)

30-35

23,5

— şpriţuire cu apă rece

10-15

9

Fig. 9.8. Maşina de spălat sticle cu două băi de înmuiere: 1 - lanţ transportor; 2 - baie pentru prima înmuiere; 3 - ghidaje; 4 - baie pentru a doua înmuiere; 5-8 - conducte de şpriţuire cu soluţie; 9 - conductă de şpriţuire cu apă caldă; 10 - conductă de şpriţuire cu apă rece; 11 - pompă centrifugă.

9.2.4.3. Maşini de spălat cu lanţ transportor şi mai multe băi de înmuiere Din această categorie mai cunoscută este maşina cu patru băi care are o productivitate foarte mare (12 000 - 20 000 sticle de la d = 95 mm la d = 60 mm). Caracteristic acestei maşini este faptul că băile de înmuiere şi zonele de şpriţuire sunt 349

plasate pe ramura superioară a lanţurilor transportoare, ramura inferioară fiind neutilizată. Alimentarea maşinii (fig. 9.9) se face cu ajutorul unei mese cu suprafaţa curbă, prevăzută cu caneluri în care se deplasează lanţuri transportoare de dimensiuni mai mici. Pe fiecare lanţ se găsesc câte doi umeri de antrenare care preiau sticlele de pe banda de alimentare şi le conduc spre gura celulelor de unde un împingător le aşează în celulele de pe banda de alimentare (care este uşor înclinată pentru a da posibilitatea sticlelor să intre în celule). Evacuarea sticlelor se face cu un dispozitiv asemănător (cu lanţuri) care dirijează sticlele pe banda de evacuare, amplasată la capătul opus al benzii de alimentare cu sticle. Pentru ca sticlele să cadă din celule, în partea de evacuare, maşina este prevăzută cu împingătoare, acţionate de un dispozitiv cu came.

Tabelul 9.3. Tipurile de operaţii la maşina de spălat sticle, cu mai multe băi Temperatură,

Operaţia

°C

• şpriţuire cu apă caldă

38

• înmuiere în baia I cu soluţie alcalină

60

• înmuiere în baia a Il-a cu soluţie alcalină

75

• înmuiere în baia a III-a cu soluţie alcalină

60

• înmuiere în baia a IV-a şi şpriţuire exterioară cu apă caldă

45

• şprituire interioară cu apă caldă

38

• şprituire cu apă de la reţea

15 - 20

• şprituire cu apă răcită în prealabil

8 - 12

• uscare cu aer

20 (10)

Maşina se utilizează pentru spălarea sticlelor cu capacitatea de 0,5 - 1 l, având casete cu 32, respectiv 27 celule.

350

Fig. 9.9. Maşina de spălat sticle, cu mai multe băi: 1 - banda de alimentare cu sticle; 2 - sticle murdare; 3 - împingător; 4 - casete; 5 - roti stelate pentru deplasarea sticlelor; 6 - băi de înmuiere; 7 - profile de consolidare şi menţinere; 8 - conducte de şpriţuire cu apă caldă (t = 45°C); .9 - conducte de şpriţuire cu apă caldă (t = 38°C); 10 - conducte de şpriţuire cu apă de la reţea; 11 - conducte de şpriţuire cu apă răcită; 12 - dispozitiv de răsturnare a sticlelor; 13 - lanţ transportor; 14 - sticle curate; 15 - carcasă; 16 - suporturi; 17 - calorifere.

9.3. INSTALAȚII DE SPĂLARE AUTOMATĂ CIP O instalație de spălare automata CIP (Clean-In-Place) utilizează o metodă de curățare a suprafețelor interioare ale conductelor, vaselor, echipamentelor de proces, filtre și accesorii asociate, fără demontare. Industriile care se bazează foarte mult pe CIP sunt cele care necesită un nivel ridicat de igienă, și anume: lactate, băuturi, fabricarea berii, alimente procesate, farmaceutice și cosmetice. Beneficiile utilizării instalațiilor de spălare automata CIP sunt: • curățarea mai rapidă, • diminuează probabilitatea greșelilor umane • reprezintă un risc mai mic de expunere chimică la oameni. Scopul procesului de curățare CIP este: • Să se curețe toate suprafețele care vin în contact cu produse prin îndepărtarea mecanică a tuturor contaminanților vizibili; • Obținerea igienei chimice prin eliminarea tuturor contaminanților vizibili și microscopici, care pot deveni o sursă de microorganisme; • Curățarea tuturor bacteriilor prin dezinfectarea chimică și la o temperatură controlată. Utilizarea sistemelor de spălare CIP a început ca o practică manuală care implică un rezervor tampon, pompă centrifugă, și conectarea la sistemul de curățat. Din 1950, instalațiile de 351

spălare CIP au evoluat pentru a include sisteme complet automatizate cu controlere logice programabile, rezervoare multiple pentru apă si soluții chimice de spălare, senzori, supape, schimbătoare de căldură, achiziție de date și sisteme de duze de pulverizare special concepute. Un sistem de spălare automata CIP, în general, include următoarele părți componente: ▪ Bazine din inox, termoizolat, pentru: acid, sodă, apă curată, recuperare apă (ultima limpezire). Bazinele sunt prevăzute cu guri de vizitare, racorduri pentru: intrare apă, ieșire soluții, recuperare soluții, by-pass supradebit. ▪ Schimbător de căldură abur-apă, tubular sau cu plăci, din inox, pentru încălzirea soluțiilor. ▪ Pompă centrifugală. ▪ Indicator de debit cu robinet manual de reglare a debitului. ▪ Circuit de abur și descărcare a condensului, care include: filtru pentru abur, vană proporțională de reglare a debitului de abur, robineți, circuit de condens. ▪ Set de ventile pneumatice pentru circuitul tur și retur al soluțiilor de spălare. ▪ Tablou electric de comandă, din oțel inox. ▪ Regulator de temperatură pentru încălzirea soluțiilor. ▪ Comandă prin automat programabil. ▪ Posibilitate de memorare pentru cicluri de spălare diferite. ▪ Control continuu al concentrației soluțiilor de spălare și a apei de limpezire. ▪ Protecții pentru motoarele electrice. ▪ Platforma din oțel inox, cu picioare reglabile. ▪ Elemente de legătură, conducte, fitinguri, instalația electrică - montate pe platformă, formând un modul compact.

352

Fig. 9.10. Instalație de spălare CIP

9.4. EXPLOATAREA ŞI ÎNTREŢINEREA MAŞINILOR DE SPĂLAT PRODUSE ŞI AMBALAJE Maşinile de spălat produse şi ambalaje prezintă, în majoritatea cazurilor, depuneri de pământ, substanţe chimice sau ulei, care, aderând la pereţii utilajului, îngreunează întreţinerea acestuia. Depunerile de pe aceste utilaje se înlătură prin spălare cu apă caldă Bazinele în care se depozitează soluţiile trebuie să fie curăţate o dată pe săptămână sau după necesităţi. Duzele de stropire se verifică zilnic. Piatra depusă pe duze se înlătură prin pomparea unei soluţii de acid clorhidric (1,5% la temperatura de 40°C). Desfundarea orificiilor nu se face cu sârme ascuţite sau cu alte obiecte dure, întrucât acestea conduc Ia deformarea orificiilor, ceea ce face ca jeturile să nu mai păstreze forma, direcţia şi debitul. În afara lucrărilor de curăţire, se execută zilnic, controlul maşinilor pentru a constata starea tehnică şi eventual unele defecte. Întreţinerea tehnică zilnică se execută înainte, în timpul şi după terminarea lucrului. Timpul de imobilizare a maşinii este de 20 min. şi se efectuează următoarele operaţii: Înainte de începerea lucrului: ▪ se ung lagărele precum şi roţile dinţate cu ulei; ▪ se verifică strângerea şi asigurarea şuruburilor şi a piuliţelor; ▪ se verifică punerea la pământ a maşinii pentru protecţie contra electrocutării; 353

▪ se verifică etanşeitatea racordurilor conductelor, a robinetelor. În timpul lucrului: ▪ se verifică dacă, în timpul funcţionării maşinii, nu apar zgomote, bătăi sau vibraţii; ▪ se verifică funcţionarea flotorului, a termostatului şi starea tehnică a rezistenţelor electrice, prin măsurarea temperaturii apei, respectiv a temperaturii soluţiilor din rezervoare (temperatura lor nu trebuie să depăşească 90°C); ▪ se verifică funcţionarea normală a mecanismului de conectare a motoarelor electrice de la pompele maşinii; ▪ se verifică funcţionarea motoarelor electrice şi a pompelor centrifugale ale maşinii; acestea trebuie să lucreze fără zgomote anormale şi să asigure presiunea normală de lucra a apei, respectiv a soluţiilor. Ungerea se va face conform indicaţiilor din cartea tehnică, folosind ulei de calitate corespunzătoare. Repararea maşinilor de spălat Repararea acestor maşini constă în următoarele:  reparaţiile curente de gradul I, care cuprind refacerea îmbinării pieselor de etanşare uzate şi verificarea strângerii piuliţelor de fixare;  reparaţiile curente de gradul II cuprind recondiţionarea axelor, cuplajelor, roţilor de antrenare, lagărelor, întinzătoarelor, a motoarelor, pompelor, controlarea şi remedierea paralelismului tamburilor;  reparaţia capitală cuprinde recondiţionarea sau schimbarea benzii, a angrenajelor, tamburilor, subansamblurilor auxiliare, a pompelor, bazinelor, duzelor, lagărelor. Maşinile cu transportoare melc cuprind o parte din operaţiile de reparare prezentate la capitolul pentru maşinile cu benzi transportoare. După reparare, maşinile de spălat se rodează şi se pun în funcţiune. Înainte de executarea rodajului se efectuează următoarele operaţii: ▪ verificarea uleiului şi a vaselinei şi completarea la nivel; ▪ ungerea conform schemelor de ungere din cărţile tehnice, prin mijloace manuale sau mecanizate; ▪ verificarea întinderii lanţurilor şi a montării roţilor în acelaşi plan; ▪ verificarea montării subansamblurilor; ▪ verificarea fixării prin pene, ştifturi, bucşe elastice sau şuruburi, a roţilor şi cuplajelor pe 354

axe; ▪ verificarea organelor în mişcare, din interiorul maşinii; verificarea orizontalităţii maşinii şi a stabilităţii ei. Rodajul se efectuează în gol şi în sarcină; el are rolul de a finisa suprafeţele pieselor în frecare, prin ajustarea reciprocă şi treptată a acestor suprafeţe şi ca urmare, creşte rezistenţa acestora la uzură, la oboseală şi la coroziune. Odată cu efectuarea rodajului, se constată şi se înlătură eventualele defecţiuni de montaj. Rodajul este obligatoriu pentru utilajele noi, după reparaţiile curente sau capitale. Regimul de rodaj este dat în cartea tehnică a fiecărei maşini. Pe timpul rodajului în gol, după 15 - 20 minute, se opreşte maşina şi se verifică ca temperatura lagărelor să nu depăşească 50 - 60°C, se verifică întinderea lanţurilor, fixarea ansamblurilor pe fundaţie, etanşeitatea carcaselor, precum şi dacă reglajele se menţin în limitele stabilite. După rodaj, urmează punerea în funcţiune, pe baza unui proces-verbal de predareprimire şi reparaţie, a lucrărilor.

355

10. UTILAJE PENTRU SEPARAREA AMESTECURILOR ETEROGENE

10.1. AMESTECURILOR ETEROGENE Amestecurile întâlnite în industria alimentară sunt: omogene, când au aceleaşi proprietăţi în toată masa amestecului, şi eterogene, acestea constând din părţi (sau faze) care au proprietăţi diferite. Amestecurile eterogene sunt formate din două sau mai multe faze (componenţi) cu proprietăţi distincte: o fază internă, ale cărei particule sunt răspândite în interiorul celeilalte faze, denumită fază externă. Faza internă se mai numeşte fază discontinuă sau dispersă, iar faza externă este denumită şi fază continuă sau mediu de dispersie. Comportarea fazelor în amestecul obţinut determină natura amestecului, obţinându-se următoarele tipuri de amestecuri (tabelul 10.1); -

amestecul eterogen solid conţine particule de natură solidă (lichidă sau gazoasă) dispersate în mediul de dispersie solid;

-

amestecul eterogen lichid conţine particule de natură solidă (lichidă sau gazoasă) dispersate în mediul de dispersie lichid;

-

amestecul eterogen gazos conţine particule de natură solidă (lichidă sau gazoasă) dispersate în mediul de dispersie gazos. Pentru industria alimentară, importanţă mare prezintă sistemele G L (ceaţă-aerosol),

G—S (fum, aerosol, strat, fluidizat) şi sistemele eterogene lichide, îndeosebi L—L (emulsii) şi L — S (suspensii). Metode de separare a amestecurilor eterogene Prin separarea amestecurilor eterogene se urmăreşte să se obţină cele două faze în stare cât mai pură. În operaţia de separare se obţine fie o singură fază, fie ambele, în funcţie de valoarea pe care o prezintă o fază sau alta. După principiul aplicat în obţinerea celor două faze, separarea poate fi realizată prin sedimentare, filtrare, centrifugare, separare ultrasonică, separare electrica.

356

Tabelul 10.1. Tipuri de amestecuri Fază contin uă (mediu de dispers ie)

Fază disconti nuă (fază dispersat ă)

Amestecuri omogene Amestec Denumirea amestecului

Exemple

Denumirea amestecului

Alamă; Oţel special ; Alumil;

Amestecuri Uscate;

Boabe de grâu cu neghină; Făină cu impurităţi feroase; Sare umedă; Borhot umed;

Exemple

S

S-S

Aliaje de metale; Cristale mixte;

L

S-L

Substanţe care conţin apă de cristalizare;

Cu S04 ∙ 5H20 Na2C03 ∙ 10H20

Materiale Umede;

G

S-G

Gaze Adsorbite;

Gaze în cărbune adsorbant;

Materiale în grămadă;

S

L-S

Soluţii propriuzise

Soluţii de zahăr

Suspensii mecanice

L-L

Amestecuri de lichide miscibile

Apă-acid acetic; Apăalcool; Benzină-ulei;

Emulsii;

G

L-G

Soluţii de gaze în lichide

Apă - S02; Apă-C02; Apă-Oxigen;

S

G-S

-

Aerosoli

L

G-L

-

Suspensii;

Ceaţă;

G

G-G

Amestec de gaze

-

-

S

L

L

G

Amestecuri eterogene

Aer; Vapori de benzină, aer

Spume

Seminţe în grămadă; Minerale cu ocluziuni Apă tulbure; gazoase; Ulei cu pământ; De colorant; Must de struguri; Sucuri de fructe; Lapte; Margarina; Maioneză; Spumă de bere cu C02; Spumă de săpun; Fum; Praf în aer;

S - solide; L - lichide; G - gaze;

10.2. SEPARAREA PRIN SEDIMENTARE 10.2.1. Consideraţii teoretice Dacă se lasă în repaus un sistem gazos sau lichid (fig. 10.1.a) ale căror faze au particule de masă şi densitate diferite, atunci sub acţiunea gravitaţiei acestea se vor depune, mai întâi se vor depune cele care au forţa de cădere mai mare, apoi cele cu forţă de cădere mai mică. Forţa Fp de cădere a particulei este determinată cu relaţia: 357

FP = V ( 0 −  m)  g ,

N

în care: -

V este volumul particulei, în m3;

-

ρo - densitatea particulelor ce alcătuiesc, faza dispersă, în kg/m3;

-

ρm - densitatea mediului dispersat, în kg/m3.

Mediul dispersat 1 opune rezistenţă căderii particulelor 2 cu o forţă Fm egală cu: v2 Fm =    m  A , 2

N

în care: -

 - este coeficientul de rezistenţă a mediului dispersat;

-

v - viteza de deplasare a mediului dispersat, în m/s;

-

A - proiecţia suprafeţei particulei, pe planul perpendicular pe direcţia de deplasare, în m2 . Egalând forţa de cădere a particulei cu forţa opusă de mediul dispersat, rezultă viteza

limită de sedimentare; vs =

2 g V 0 −  m ,    A m

m/s

Coeficientul  este determinat de rezistenţa opusă de mediul dispersant (în regim de tranziţie =0,45). Când sedimentarea se realizează într-un mediu 1 ce se află în continuă mişcare, este necesară corelarea sedimentării particulei 2 cu deplasarea acesteia în stratul h al mediului dispersant. Dacă particula sedimentează cu viteza vs şi se deplasează cu viteza vm (fig. 10.1. b), atunci viteza absolută de sedimentare vR este rezultanta celor două viteze. Pentru durata operaţiei de sedimentare t, viteza de deplasare a mediului dispersant este:

vs =

h , t

m/s

358

Fig. 10.1. Principiul separării prin sedimentare

10.2.2. Utilaje pentru sedimentare În cazul amestecului gazos care conţine particule solide în suspensie, acestea se separă în aparate de sedimentare. În cazul lichidelor, partea limpede, obţinută după sedimentarea fazei mai dense, se poate îndepărta prin scurgere, operaţie numită decantare, ce se realizează în utilaje denumite decantoare. Utilajele de decantare-sedimentare pot fi clasificate în: -

camere de sedimentare sau de desprăfuire;

-

decantoare pentru suspensii de solide în medii lichide;

-

decantoare-vase florentine pentru amestecuri lichid-lichid. 10.2.2.1. Camera de desprăfuire În industria alimentară, în multe operaţii rezultă amestecuri de particule solide fine şi

aer (de exemplu, la sortarea seminţelor de floarea soarelui, a grâului, la măcinarea cerealelor etc.). Separarea particulelor solide din aer, în scopul purificării acestuia se realizează în camerele de desprăfuire care pot fi: simple, cu şicane sau cu lanţuri. Camera simplă de desprăfuire (fig. 10.2) este o încăpere obişnuită 1, de lungime mare, astfel încât să asigure depunerea tuturor particulelor solide din aer. Amestecul se alimentează printr-o conductă plasată la o înălţime suficient de mică, pentru a conduce la obţinerea unei viteze de sedimentare mici; în aceste condiţii vor sedimenta cât mai multe

359

particule de dimensiunii mici. Evacuarea aerului curat se face pe la partea superioară, iar particulele solide se colectează la partea inferioară.

Fig. 10.2. Camera de deprăfuire

Camera cu şicane (fig. 10.3). În scopul reducerii vitezei curentului de aer, în încăperea 1 se montează pereţi-şicane 2 care prin schimbarea sensului de circulaţie a aerului fac ca pierderea de presiune să fie mare. Pentru obţinerea unor pierderi de presiune la valori mari, se montează suplimentar şicanele 3, înclinate faţă de sensul de circulaţie a aerului. Amestecul de separat este alimentat prin conductă şi după ce ocoleşte peretele şi s-au sedimentat particulele solide, acestea sunt îndepărtate la partea de jos printr-un buncăr colector, iar aerul curat este evacuat prin partea superioară.

Fig. 10.3. Camera cu şicane

Camera de desprăfuire cu lanţuri (fig. 10.4) este formată din încăperea 1, prevăzută cu racorduri de alimentare a amestecului şi de evacuare a aerului curat. În interior se montează lanţurile 2 sau şicane. La trecerea amestecului gazos, particulele solide se lovesc de

360

lanţuri şi astfel pierd din energie, ceea ce face posibilă depunerea lor. Evacuarea particulelor solide se face cu ajutorul unui melc transportor 3 montat la baza camerei.

Fig. 10.4. Camera de desprăfuire cu lanţuri

10.2.2.2. Decantoare pentru suspensii Separarea prin sedimentare este utilizată în scopul separării fazei solide dispersată în mediul dispersat lichid. Lichidul este colectat de la partea superioară a utilajelor de decantare. Decantoarele pot fi de diferite construcţii: orizontale, verticale; de asemenea, pot fi prevăzute cu agitatoare sau cuţite de răzuire pentru îndepărtarea sedimentului. Decantorul orizontal (fig. 10.5) este construit sub forma unui bazin 1 cu baza înclinată pentru a asigura alunecarea nămolului spre groapa de nămol şi gura de evacuare. Alimentarea amestecului se face prin racordul 4 într-un spaţiu 2 prevăzut cu preaplin care realizează distribuirea uniformă în camera de sedimentare.

Fig. 10.5. Decantorul orizontal

361

Lichidul limpede, obţinut deasupra nămolului se scurge peste deversor în spaţiul 3 unde, după o ultimă decantare, este evacuat prin conducta 5. Pentru curăţirea bazinului de nămol depus se utilizează un răzuitor ce este permanent deplasat cu ajutorul unui pod rulant pe fundul bazinului, asigurând evacuarea nămolului. Acest decantor este utilizat pentru curăţirea apelor reziduale. Decantorul vertical (fig. 10.6) este format din recipientul 1 cu fund conic prevăzut la partea superioară cu rigola 2 în care se colectează filtratul limpede. Amestecul este eliminat prin tubul central 3 care la partea tic jos se lărgeşte ca o pâlnie, în scopul reducerii vitezei lichidului. După depunerea particulelor solide, acestea sunt îndepărtate prin conducta 4, iar lichidul curat deversează peste rigolă şi se elimină prin conducta 5. Decantorul cilindric cu agitator (fig. 10.7) este constituit, din rezervorul 1 de Fig. 10.6. Decantorul vertical

înălţime mică, cu fundul uşor înclinat. Pe axul 2 se, montează braţele de amestecare 3,

prevăzute cu raclele pentru răzuirea nămolului depus pe fundul vasului.

Fig. 10.7. Decantorul cilindric cu agitator

362

Antrenarea agitatorului este realizată de un electromotor prin intermediul unui sistem de transmitere cu melc-roată melcată. Tubul 4 montat central, în jurul axului, serveşte la distribuirea uniformă a amestecului ce urmează a se separa. Particulele solide se depun pe fundul vasului, de unde le preiau racletele evacuându-le prin racordul 6. Lichidul limpede este decantat în rigola 7 şi evacuat prin conducta 5.

10.2.2.3.

Decantoare pentru amestecuri eterogene lichid - lichid

La distilarea miscelei, în industria uleiului, rezultă vapori de solvent şi de apă. Pentru recuperarea solventului se utilizează decantarea amestecului de solvent-apă obţinut după condensarea vaporilor. În acest scop, se utilizează decantoare verticale a căror înălţime să asigure un timp suficient pentru depunerea fazei cu densitate mare. Decantoarele florentine au construcţia cilindrică cu partea inferioară conică (fig. 10.8.a) sau bombată (fig. 10.8.b). Amestecul se alimentează prin conducta 1 aproape de nivelul de separare a celor două faze. Faza cu densitate mică se ridică deasupra fazei cu densitate mare. Unele vase florentine au montat în interior un perete 4, sudat pe capac (fig. 10.8. b), care separă spaţiul de evacuare E, de restul vasului. Peretele poate fi astfel montat încât să separe spaţiul de alimentare A de evacuarea ambelor faze (fig. 10.8. b). Eliminarea fazei cu densitate mică se face prin racordul 2, iar a fazei cu densitate mare se face prin racordul 3. Golirea aparatului se realizează prin racordul 5. Pe capac se montează un racord 6 pentru aerisire.

a

b Fig. 10.8. Decantorul florentin

363

10.3. SEPARAREA PRIN FILTRARE 10.3.1. Consideraţii teoretice Fazele unui amestec eterogen 1 pot fi separate prin reţinerea uneia din faze (fig. 10.9.a) pe anumite suprafeţe 2, numite medii de filtrare, care au o structură poroasă sau capilară. Dimensiunile porilor sau capilarelor trebuie să fie mai mici decât cea mai mică particulă a fazei ce urmează să se depună pe suprafaţa de filtrare sub formă de precipitat 3. Faza cu particule mai mici decât dimensiunile porilor sau capilarelor trece prin suprafaţa de filtrare şi se colectează ca lichid limpede numit filtrat 4. În multe operaţii de filtrare, primele cantităţi de filtrat obţinute mai conţin încă mici particule solide în suspensie, care nu se pot reţine pe suprafaţa de filtrare. Acest filtrat este recirculat cu o pompă 5 (fig. 10.9.c) în scopul formării unui strat de filtrare care să constituie un mediu filtrant cu structură poroasă foarte fină. De asemenea, unele particule mici pot pătrunde în porii suprafeţei de filtrare, obturându-i. În această situaţie, cele mai fine particule pot fi reţinute pe suprafaţa filtrantă. Operaţia de filtrare se realizează cu o anumită viteză de curgere a filtratului, reprezentată prin cantitatea de filtrat obţinută (V) pe unitatea de suprafaţă filtrantă (A), în unitatea de timp (t): v=

a.

V , At

m/s

b.

c.

Fig. 10.9. Principiul separării prin filtrare

Viteza de filtrare este influenţată de următorii factori:

364

▪ diferenţa de presiune Δp, dintre presiunile p1 de deasupra suprafeţei filtrante şi p2 din spaţiul ocupat de filtrat (fig. 10.9. c). Cu cât diferenţa (p1 - p2) este mai mare, cu atât filtrarea se realizează mai bine; pentru a avea o diferenţă de presiune cât mai mare se poate conduce filtrarea: sub presiune (prin mărirea presiunii p1 pompând în permanenţă lichid în spaţiul I cu ajutorul unei pompe care realizează o presiune de refulare mare) sau sub depresiune (vid, prin micşorarea presiunii p2 din spaţiul II ocupat de filtrat sau prin eliminarea continuă a filtratului); ▪ materialul filtrant trebuie să aibă calitatea de a reţine cât mai mult din faza dispersă, să opună o rezistenţă hidraulică cât mai mică la curgerea fluidului, să fie rezistent şi să poată fi recuperat pentru o nouă operaţie de filtrare. Ca materiale filtrante care reţin particule solide din amestecurile eterogene se utilizează: ţesături textile din in şi cânepă; azbest; kiselgur şi bentonită sub formă de pulbere; nisip; ▪ granulaţia particulelor conţinute în amestecul supus filtrării influenţează viteza de filtrare; viteza creşte în cazul filtrării suspensiilor grosiere, ce sunt uşor reţinute pe suprafaţa de filtrare, şi scade când se filtrează suspensiile foarte fine, ce astupă porii suprafeţei filtrante. Pentru filtrarea suspensiilor foarte fine se utilizează diferite procedee care duc la aglomerarea particulelor foarte fine în particule mai mari sau se utilizează medii suplimentare de filtrare care prin proprietăţile pe care le au, oferă un strat de filtrare mai afânat, mai permeabil, cu o putere mare de adsorbţie a fazei lichide; ▪ grosimea stratului de precipitat h depus pe suprafaţa de filtrare, prin rezistenţa hidraulică mare pe care o opune la curgerea filtratului, reduce viteza de filtrare. Înălţimea stratului de precipitat nu poate fi redusă la o valoare minimă, deoarece influenţează defavorabil asupra calităţii filtratului. Grosimea optimă a stratului de precipitat se stabileşte în laborator, pe modele; ▪ viteza şi temperatura amestecului influenţează în mare măsură viteza de filtrare. Prin încălzire, vâscozitatea fluidului se reduce, crescând fluiditatea şi viteza de curgere prin stratul filtrant. În multe cazuri, unele particule fine pot coagula prin încălzirea amestecului, contribuind astfel la îmbunătăţirea filtrării.

10.3.2. Utilaje pentru filtrare Prin operaţia de filtrare se separă amestecurile de tipul suspensiei în mediu gazos şi mediu lichid. Necesitatea de a reţine prin filtrare mai multe particule fine şi de a realiza operaţia cu viteză mare de filtrare a condus la construirea de diverse tipuri de utilaje. 365

10.3.2.1. Filtre pentru amestecuri eterogene gazoase Aceste utilaje reţin particulele solide din gaze, pe suprafaţa de filtrare care poate fi din ţesătură textilă foarte fibroasă sub forma unor saci. Filtrele cu aspiraţie (fig. 10.10. a) sunt formate dintr-o cameră sau cilindru din tablă 1, în interiorul căruia se află mai mulţi saci 6 din pânză, cu diametru mic şi lungime mare, prinşi cu extremitatea liberă în cutia 2 de alimentare a amestecului, iar cu extremitatea 7 închisă în mecanismul de scuturare 8. Amestecul este aspirat prin racordul 3 în interiorul tuturor sacilor. Aerul este în continuare aspirat prin racordul 5 de către ventilator. Particulele solide sunt reţinute pe fibrele ţesăturii textile, apoi prin scuturare cad în colectorul conic al cutiei 2, de unde ecluza 4 le elimină spre exterior

Fig. 10.10. Filtre de aspiraţie cu pânză

Filtrele eu aspiraţie pot avea sacii montaţi cu gura deschisă înspre camera de evacuare (v. fig. 10.10. b) astfel că particulele solide aspirate o dată cu aerul se depun pe exteriorul pânzelor, iar aerul care străbate pânza este în continuare aspirat prin racordul 5 de către ventilator. În acest caz, mecanismul 8 de scuturare a sacilor este montat la baza sacilor. Ecluza are rolul de a realiza închiderea etanşă a filtrului; ea este acţionată de un motor electric, astfel încât la o rotaţie descarcă o cantitate de produs, fără a lăsa să pătrundă aer în filtru. Construcţia ecluzei este prezentată în figura 10.11. În interiorul unei carcase 1, închisă cu capacele 2, se montează rotorul 3, pe axul de antrenare 4. Rotorul este compartimentat în şase celule, la o rotaţie eliminând din filtru o cantitate mică de particule solide. Axul se roteşte 366

în lagărele cu rulmenţi 5, închise cu flanşele de capăt 6. Mişcarea axului este realizată de electromotor printr-un reductor.

Fig. 10.11. Ecluza

Filtrul sub presiune (v. fig. 10.12) este utilizat în multe subramuri ale industriei alimentare. Acest filtru este construit din două camere, una superioară 1 pentru alimentarea sub presiune a amestecului eterogen gazos, cealaltă inferioară 2, unde se colectează particulele solide separate din amestec. Sacii 3 se fixează pe racordurile 4 cu ajutorul unor brăţări metalice strânse cu şurub şi piuliţă. La cutia de alimentare se racordează conducta de refulare a sistemului de pompare. În cutia de evacuare se montează un melc transportor 6, acţionat de un electromotor printr-o transmisie Fig. 10.12. Filtru cu saci sub presiune

mecanică.

Deoarece în timpul filtrării, sacii se încarcă cu particule solide, este necesară regenerarea suprafeţei de filtrare ce se realizează permanent, prin scuturarea sacilor cu ajutorul unui cadru de scuturare.

Mecanismul de scuturare este deplasat de-a lungul

sacilor în ambele sensuri, acţionarea lui făcându-se cu lanţuri de la sistemul de acţionare. 10.3.2.2. Filtre pentru amestecuri eterogene lichide Aceste filtre separă particulele solide aflate în suspensie în mediile dispersante lichide.

367

Clasificarea filtrelor pentru lichide se poate face ţinându-se seama de mai multe criterii astfel: a. filtre care funcţionează la presiune hidrostatică; b. filtre care funcţionează cu depresiune; c. filtre cu suprapresiune. a. Filtre cu funcţionare la presiune hidrostatică. Cazanul de filtrare. Acest cazan este un recipient cilindric cu fundul plat, prevăzut cu un al doilea fund interior perforat montat la o distanţă de 30-40 mm faţă de fundul exterior. Pe acest fund perforat se depune borhotul, filtrarea având loc prin acest strat de borhot (fig. 10.13). Fig. 10.13. Schiţă detaliată a cazanului de filtrare: 1- burlan (coş) de evacuare aer/vapori de apă; 2 - capac; 3 - fund; 4 - fund intermediar perforat; 5 izolaţie termică; 6 - conductă de plămadă;7 dispozitiv de tăiere cu cuţite; 8 acţionarea dispozitivului de tăiere; 9 dispozitiv de ridicarea cuţitelor; 10conducta pentru fluidul de ridicare a dispozitivului de tăiere; 11 - conducta de apă pentru spălarea borhotului; 12 - braţ rotativ; 13 - conducte pentru evacuarea mustului; 14 - baterie de robinete, 15- preaplin la robinete; 16- jgheab de evacuare;

Fundul perforat este compus din segmente confecţionate din bronz fosforos susţinute pe picioare, suporturi etc. Pe aceste segmente sunt practicate şliţuri care la partea superioară au lăţime de 0,7 mm ce creşte spre partea inferioară la 3-4 mm. Lungimea şliţurilor este de 20-30 mm. Numărul de şliţuri este de 2500/m2, realizându-se o suprafaţă liberă de 6-8 %. Pentru scurgerea mustului pe fundul cazanului sunt prevăzute orificii legate cu ţevi cu ϕ 25-45 mm. Ţevile se termină cu robinete care asigură scurgerea mustului într-un jgheab colector şi nu permit intrarea aerului în must. Cazanul este izolat termic pentru a se menţine temperatura plămezii. De asemenea, cazanul de filtrare este prevăzut cu un dispozitiv de afânare cu agitator, cu cuţite cu poziţie reglabile în vederea afânării şi spălării uniforme a borhotului.

368

Cuţitele se pot roti în vederea tăierii borhotului sau împingerii lui spre gura de evacuare. Cuţitele se pot ridica sau coborî prin intermediul unui piston dintr-un cilindru ce este alimentat cu apă sau abur. Cazanul este prevăzut cu conductă de alimentare legată de axul agitatorului, conductă care are orificii pentru stropire. Cazanul are capac şi hotă pentru evacuarea vaporilor degajaţi. b. Filtre cu funcţionare sub depresiune (vid). Pentru mărirea eficacităţii filtrării, diferenţa de presiune între spaţiul ocupat de amestec şi cel ocupat de filtrat trebuie să fie cât mai mare. În această categorie de filtre, prin depresiunea realizată în spaţiul filtratului, se realizează o diferenţă de presiune suficient de mare care conduce la reducerea duratei de filtrare. Filtrul rotativ celular cu depunerea precipitatului în exterior (fig. 10.14) este format dintr-un cilindru orizontal 1 perforat, pe care se aplică o pânză de filtrare 2. În interiorul cilindrului perforat se montează un alt cilindru 3 din tablă care are legătură cu cilindrul mare prin pereţii radiali 4 care împarte filtrul în compartimente sau celule 5. Cilindrul central este şi el compartimentat în mai multe sectoare de lucru corespunzătoare pentru: ▪ alimentarea cu amestec şi realizarea filtrării cu tasarea precipitatului, colectându-se filtratul în compartimentul I ce este legat la instalaţia de vid prin conducta 6; ▪ spălarea precipitatului cu apa de la duşuri, colectându-se filtratul în compartimentul II care se leagă la instalaţia de vid prin conducta 7; ▪ desprinderea precipitatului prin suflare cu aer din conducta 8 în compartimentul III; ▪ desfundarea porilor sitei şi pânzei filtrante prin suflarea aerului din conducta 9 în compartimentul IV. Amestecul este alimentat continuu în cuva 10, în care se montează un agitator 11. Tot ansamblul este sprijinit pe un postament, pe care se fixează atât cuva, cât şi cilindrul perforat, prin intermediul axului 12 si a lagărelor de susţinere. Filtrele celulare, la care filtrul este aspirat dinspre exterior şi precipitatul se aşează pe exteriorul cilindrului, se construiesc în foarte multe variante. Capul de distribuţie (fig. 5 b) este utilizat la toate filtrele cu funcţionare în vid, realizând legarea celulelor în diferite faze ale operaţiei de filtrare, cu instalaţiile de vid, de aer comprimat, cu rezervorul de colectare a filtratului şi a apei de spălare.

369

Fig. 10.14. Filtru rotativ sub vid

Capul de distribuţie este format din discul mobil 1 şi discul fix 2. Discul mobil are pe o faţă două canale 3 şi 4 (unul pentru comunicare cu colectorul de apă de spălare, celălalt pentru comunicare cu colectorul de filtrat). Tot pe acest disc se află conductele de legătură la pompa de vid 5 şi compresorul pentru aer comprimat 6. Discul fix are un număr de orificii 7 ce coincid cu conductele de lângă pereţii radiali sau celulele filtrului. Cele două discuri sunt fixate pe o tijă comună fiind strâns presate cu ajutorul unui arc. c. Filtre sub presiune. Creşterea diferenţei de presiune necesară în operaţia de filtrare se poate realiza pe seama presiunii de pompare a amestecului eterogen în spaţiul de alimentare. 370

Utilajele care, funcţionează pe acest principiu se numesc filtre sub presiune. Suprafaţa de filtrare este construită dintr-un strat de material de filtrare aşezat pe un strat-suport din tablă perforată sau împletitură de sârmă. În unele operaţii de filtrare, înainte de a se face filtrarea amestecului se formează un strat de fibre de azbest sau granule de diatomită indicate pentru a reţine microorganismele din lichidele supuse filtrării, o dată cu particulele solide aflate în suspensie. Filtrele sub presiune pot fi cu funcţionare discontinuă sau continuă. Filtru cu plăci şi rame (fig. 10.15.a) este format dintr-un număr mare de plăci a ce alternează cu ramele b. Atât placa cât şi rama se sprijină prin intermediul a doi umeri 7 pe două bare metalice aşezate lateral de-a lungul filtrului. Tot ansamblul este susţinut pe un cadru metalic ce se poate fixa pe fundaţie sau deplasa cu ajutorul unor roţi. Plăcile şi ramele, prin aşezarea lor în pachet compact, formează canale colectoare pentru alimentare 8 şi altele pentru evacuare 6. Plăcile se obţin prin montarea pieselor 2, 3, 4 care se strâng cu şuruburi pe cadrul plăcii 1. Suprafaţa piesei o este confecţionată dintr-o plasă fină de sârmă pentru a permite trecerea lichidului spre canalele verticale, ale plăcii 2 şi de aici prin deschiderile laterale în cadrul ramei. Lichidul cu impurităţi este alimentat în spaţiul liber al ramei prin canalele 8 formate prin aşezarea ramelor şi plăcilor, iar lichidul limpede (filtrat) se scurge în canalele laterale 6, ce formează pe ansamblul utilajului un canal colector.

Fig. 10.15. Plăci şi rame ale filtrului sub presiune

Placa are şi ea orificiile de alimentare 8 şi altele de evacuare 7. Orificiul de evacuare poate comunica cu exteriorul prin racordul pentru evacuarea deschisă a filtrului în vase la 371

presiunea atmosferică. Intre placă şi ramă se fixează pânza de filtrare, astfel încât amestecul intră dinspre ramă spre placă. Filtratul străbate pânza şi ajunge în canalele plăcii (sau prin reţeaua plăcii) şi de aici la canalul colector de evacuare. Precipitatul rămâne în cadrul ramei sub forma unei turte groase prinsă între cele două pânze de filtrare.

Fig. 10.16. Filtru cu rame şi plăci 1 - batiu; 2 - apărătoare plăci-ramă; 3 - placa fixă de capăt; 4 - placa de capăt mobilă; 5 - rame şi plăci; 6 - dispozitiv admisie plămadă; 7-sistem închidere cu pârghie; 8-evacuare de la valva de control; 9valvă de control; 10- conductă de alimentare cu plămadă ce se fixează la placa de capăt fixă; 11 conductă de alimentare cu plămadă ce se fixează la placa de capăt mobilă; 12- valvă; 13- fereastră de sticlă; 14 - manometru; 15- valvă de siguranţă; 16 - conductă de alimentare cu apă caldă; 17 - conductă de alimentare cu apă rece; 18- unitate de amestecare; 19 - termometru; 20 - conductă pentru apă de spălare; 21- manometru pentru apă de spălare; 22- valvă pentru conducta inferioară a apei de spălare; 23 - valvă pentru conducta superioară a apei de spălare; 24 - robinete pentru evacuare must; 25 robinet universal; 26 - jgheab pentru must; 27 - conductă pentru evacuare must; 28 - conductă pentru evacuare apă murdară; 29 - şnec evacuare borhot; 30 - grătar din bare.

Filtrul cu plăci are plăcile 1 (fig. 10.17) construite cu un orificiu central prin care. se alimentează soluţia cu suspensie. Prin aşezarea succesivă a plăcilor şi strângerea lor se formează un canal central 3 (fig. 10.17.a) de alimentare şi un canal colector 4 (fig. 10.17. b) de evacuare, lateral sau la baza plăcilor. Pânza de filtrare 2, care are un orificiu central, se aşează între plăci, astfel încât orificiul din pânză să coincidă cu orificiul din placă.

372

Fig. 10.17. Filtru cu plăci

Filtrul sterilizant (fig. 10.18) este asemănător cu filtrul cu plăci şi rame. Plăcile 1 sunt construite cu canale prevăzute cu o parte îngroşată 2 astfel încât să se poală monta alternativ. Plăcile I - III - V formează un canal colector 3 de alimentare, iar plăcile II, IV, VI, un alt canal colector 4 de evacuare. Între două plăci se montează o placă sterilizantă 5. La strângerea plăcilor se fixează garniturile 6 care asigură etanşeitatea filtrului.

Fig. 10.18. Filtru sterilizant

În aceste filtre se poate realiza: filtrarea simpla (fig. 10.18. a); prin aşezarea succesivă a plăcilor se formează canalul de alimentare prin care se pompează lichidul cu impurităţi; acesta trece prin placa filtrantă poroasă unde impurităţile se vor depune, iar lichidul limpede, trecând prin placă, ajunge în canalul de evacuare 4; filtrarea dublu (cu prefiltrare), utilizând în acest caz la început un număr mai mic de plăci, separate printr-o placă de deviere; prefiltratul 373

este apoi trecut în continuare prin restul de plăci, obţinându-se un filtrat foarte curat; filtrarea pe straturi de diatomită sau alte materiale sub formă de fibre (fig. 10.18. b); în acest scop, lichidul cu suspensii se amestecă cu o cantitate de granule de diatomită şi se pompează prin canalul 3 în filtru, în cadrul plăcilor care acum sunt formate din plasă de sârmă, cu doi pereţi laterali 5; diatomita împreună cu particulele mari aflate iniţial în suspensie se depun în spaţiul dintre site formând un strat compact 1, iar filtratul trece într-un canal colector intermediar 6, de unde apoi trece în canalul 4. Se poate forma stratul de diatomită în toate plăcile perforate, înainte de a începe operaţia de filtrare. Filtre cu lumânări Acest filtru (Fig. 10.19) realizat de firma Filtro-Jet este format din cuva filtrului de formă cilindro-conică, care este prevăzută cu elementele de filtrare sub formă de lumânări fixate la o placă perforată prin care se evacuează berea. Un element de filtrare (lumânarea) este confecţionat dintr-un tub de ceramică sau tablă perforată acoperită cu o spirală din oţel inox. Spirele sunt distanţate între ele în secţiune longitudinală la 50-80 m. Filtrul este echipat cu 25-700 lumânări. Lungimea lumânărilor este de până la 2 m. Suprafaţa de filtrare a unei lumânări este de 0,118 m2 pentru lumânarea cu ϕ= 25 mm Datorită numărului mare de lumânări şi aranjamentului acestora în filtru, capacitatea de filtrare este foarte ridicată. Fig. 10.19. Filtru cu lumânări: a - schiţa simplificată: 1 - corpul filtrului; 2 - lumânări; 3 - placă de susţinere lumânări; 4 - lumânări; 5 - intrare bere; 6 - ieşire bere; 7 evacuare sediment; b - schiţa unei lumânări: 1 - placă perforată pentru susţinerea lumânărilor; 2 cilindru metalic perforat; 3 sârmă inox înfăşurată în helix pe cilindrul perforat; 4 - cap de fixare prin înfiletare;

Lichidul (bere) este alimentat cu o pompă printr-o conductă legată la dozatorul de kieselgur (kieselgur aflat în suspensie) şi pătrunde în filtru prin suprafaţa laterală cilindrică,

374

iar evacuarea se face pe la partea superioară, după ce trece prin placa perforată care susţine lumânările. Filtratul intră prin porii stratului filtrant, străbate peretele şi se ridică la partea superioară, unde se colectează deasupra plăcii tubulare, apoi este evacuat prin racordul 6. Precipitatul (o parte constituită din particule fine) rămâne în pori, restul particulelor se depun sub forma unui strat pe suprafaţa tuburilor. Pentru curăţirea suprafeţelor filtrante se opreşte alimentarea cu bere şi se introduce aer sub presiune prin racordul 6, acesta străbate tuburile în sens invers filtratului desfundând porii. Precipitatul depus este desprins de pe tuburi, căzând la vârful conului, sub formă de soluţie, şi formează un amestec cu concentraţie mai mare în particule solide. Acest amestec este îndepărtat din filtru prin racordul 7 şi dirijat spre un filtru (eventual sub vid) pentru a se recupera tot filtratul. Filtrul cu discuri orizontale (v. fig. 10.20) este utilizat pentru filtrarea amestecurilor eterogene cu conţinut redus de fază solidă în suspensie. Suprafeţele filtrante (fig. 10.20.a) sunt de forma unor discuri orizontale 1, montate prin intermediul pieselor 2 pe axul 3. Discurile se pot apropia sau depărta cu ajutorul dispozitivului hidraulic 4. Pe ax se montează, prin suprapunere, mai multe suprafeţe filtrante (fig. 10.20.b) care se strâng la partea superioară cu piuliţa 5 ce asigură şi presarea elementelor de etanşare 6. Mantaua 7, în care se fixează discurile, este de formă cilindrică cu capac bombat rabatabil în jurul articulaţiei 8. Capacul se menţine în poziţie deschisă cu ajutorul unei contragreutăţi 9, iar închiderea etanşă se realizează cu dispozitivul hidraulic 10, pe flanşa 11. Amestecul cu particule solide în suspensie se alimentează lateral în corpul cilindric prin conductele 12. Filtratul intră prin discurile de filtrare, apoi în axul gol şi de aici se scurge, evacuându-se pe la partea inferioară prin racordul 13. Precipitatul se elimină prin racordul 14. Pentru controlul filtrării, se montează un vizor 15 pe extremitatea de sus a axului 5, un manometru şi un ventil de aerisire, pe capacul rabatabil. Antrenarea plăcilor în mişcare de rotaţie este realizată de dispozitivul de antrenare 15. Filtrul cu funcţionare continuă realizează continuu atât filtrarea, cât şi regenerarea suprafeţelor filtrante. Filtrul (fig. 10.21) este format din corpul cilindric 1, cu colectorul de evacuare 2 la partea inferioară. În interiorul părții de filtrare se montează radial, pe axul 3, mai multe plăci de filtrare 4, construite din plasă de sârmă pe rame de consolidare.

375

Fig. 10.20. Filtrul cu discuri orizontale

Plăcile sunt astfel prinse pe ax încât pot culisa pe verticală cu ajutorul dispozitivelor cu came 5 care realizează şi scuturarea în timpul operaţiei de înfundare a porilor. Deasupra plăcilor se află un compartiment 6, orizontal, numit cap de distribuţie, împărţit în trei zone; acesta face succesiv trecerea plăcilor prin fazele de: filtrare, spălare şi desprindere a precipitatului. Legarea plăcilor la acest distribuitor se realizează prin conductele flexibile 7, prin care se evacuează filtratul sau apa de spălare prin conductele 8 spre rezervorul 9. Alimentarea cu soluţie se face prin conducta 10, cu ajutorul pompei 11 ce realizează presiunea de filtrare necesară. Filtratul străbate prin porii plăcilor filtrante, trece prin ţeava de colectare 12 şi de aici prin distribuitor la rezervor. În zona de spălare, în sens invers curgerii filtratului, se aduce apă de spălare. În zona de descărcare, plăcile sunt ridicate cu ajutorul camei de scuturare; când placa revine la poziţia iniţială se loveşte de camă producând o mişcare puternică a sitei, ceea ce duce la scuturarea şi desprinderea precipitatului. Precipitatul cade la baza corpului cilindric, de aici alunecă spre colector, de unde un dispozitiv de amestecare cu raclele 13 îl scoate în afara filtrului prin racordul 14. Desprinderea este realizată concomitent cu scuturarea şi prin suflarea aerului comprimat de la un compresor de aer.

376

Fig. 10.21. Filtrul cu funcţionare continuă

10.4. SEPARAREA PRIN CENTRIFUGARE 10.4.1. Consideraţii teoretice Pentru separarea amestecurilor formate din două faze cum sunt: suspensiile de particule solide în gaz sau lichid şi emulsiile se utilizează separarea sub influenţa forţei centrifuge care ia naştere fie la rotirea unui aparat numit centrifugă, fie numai la rotirea amestecului în acelaşi aparat. Utilizarea efectului forţei centrifuge apare din necesitatea diferenţierii forţelor de cădere a celor două faze, atunci când sunt supuse separării. Dacă două faze ale amestecului au densităţile ρ1 şi ρ2 (ρ1 ǂ ρ2) iar masele medii ale particulelor sunt m1 şi m2, atunci particulele de densitate mare şi masă mare, ce vor fi proiectate de forţa centrifugă Fcf, vor ajunge să străbată mai repede raza aparatului de centrifugare, ajungând la pereţii vasului. Cât timp acţionează forţa centrifugă, particulele de densitate mare vor fi menţinute pe peretele aparatului. Forţa centrifugă este determinată de raza R şi de turaţia n a tobei centrifuge, precum şi de masa particulei supusă centrifugării : Fcf = m   2  R ,

377

N

unde  =

2   n 60

este viteza unghiulară de rotaţie, în rad/s.

Particula de masă m poate cădea în câmp gravitaţional, fiind atrasă cu forţa: G = m∙g Separarea în câmp centrifugal depinde de raportul care se stabileşte între, forţa centrifugă şi forţa gravitaţională: Z=

Fcf G

=

m  2R mg

înlocuind viteza unghiulară în funcţie de turaţie, relaţia devine: n2  R Z= 900

Mărimea Z a raportului celor două forţe se numeşte factor de separare sau de eficacitate. Eficacitatea separării prin centrifugare poate fi mărită prin mărirea numărului de rotaţii n ale centrifugei. Mărirea razei R nu este indicată, iar micşorarea ei se va face până la limita de asigurare a rezistenţei centrifugei. Separarea în câmp centrifugal se poate realiza prin decantare sau filtrare.

Fig. 10.22. Principiile separării prin centrifugare

Separarea prin decantare în câmp centrifugal (fig. 10.22.a) are loc când peretele centrifugei 1 este neperforat. Când centrifuga se roteşte în jurul axului 2, pe suprafaţa lichidului acţionează cele două forţe F şi G a căror rezultantă este R. Sub influenţa acestei rezultante, suprafaţa lichidului ia forma unui paraboloid de rotaţie. Pentru a se păstra echilibrul lichidului în aparat, trebuie ca suprafaţa lichidului 3 să fie mereu perpendiculară pe 378

direcţia rezultantei R. În cazul când se măreşte numărul de rotaţii ale axului, rezultanta devine aproape orizontală (deoarece forţa gravitaţională este neglijabilă în comparaţie cu forţa centrifugă), iar suprafaţa lichidului se stabileşte după un paraboloid foarte înalt (fig. 10.22.b). Particulele solide 4 conţinute în amestecul eterogen sunt menţinute pe perete sub efectul forţei centrifuge, iar lichidul se ridică (după forma suprafeţei) la partea superioară 5, fiind mereu îndepărtat sub efectul forţei centrifuge. Separarea prin filtrare în câmp centrifugal (fig. 10.22.c) are loc când peretele centrifugei 1 este perforat comportându-se ca un suport sau material de filtrare. Sub efectul forţei centrifuge, lichidul şi particulele solide sunt proiectate spre periferie. Particulele de dimensiuni mai mari, proiectate la început se aşează pe pereţi, apoi peste acestea se aşează şi alte particule de dimensiuni mai mici. Spre acest suport de filtrare este proiectat şi lichidul 3 care va străbate stratul de precipitat 2 şi orificiile peretelui, fiind evacuate în exteriorul centrifugei.

10.4.2. Utilaje pentru centrifugare Utilajele pentru realizarea separării amestecurilor eterogene se pot clasifica după felul obţinerii efectului de centrifugare, în: ▪ centrifuge cu elemente în mişcare, în această grupă fiind cuprinse centrifugele decantoare şi centrifugele filtrante; după poziţia axului de antrenare, centrifugele pot fi verticale şi orizontale; ▪ utilaje fără piese în mişcare.

10.4.2.1. Centrifuge decantoare Aceste centrifuge realizează separarea pe principiul decantării pe suprafaţa verticală, înclinată sau orizontală a elementului de separare. În centrifugele verticale, elementul de separare este talerul. Acesta poate fi de formă tronconică, fără orificii coaxiale (fig. 10.23.b, c), cu orificii coaxiale (fig. 10.23.d, e) sau de formă cilindrică (fig. 10.23.f). Pentru centrifugele decantoare orizontale, suprafaţa de separare este carcasa centrifugei. Centrifugele verticale sunt alcătuite din două părţi distincte. Sistemul de antrenare (fig. 10.23.a) este format din electromotor, roata melcată 1 şi axul melcat 2 pe care se montează toba centrifugei. Sistemul de antrenare este inclus în carcasa 3, la baza căreia se află baia de ulei. Carcasa se sprijină pe fundaţie şi este fixată de aceasta cu şuruburile de fundaţie 4. 379

Toba 5 realizează separarea pe baza efectului forţei centrifuge. Aceasta se află montată în interiorul unei carcase de protecţie 6, închisă cu capacul 7 strâns puternic în cleme sau şuruburi 8. Capacul este rabatabil în jurul bolţului 9. Centrifuga cu tobă cilindrică şi talere conice fără orificii (fig. 10.23.b) este folosită pentru limpezirea lichidelor cu conţinut mic de substanţă solidă (de exemplu, particule solide din vin, bere, lapte). Lichidul se alimentează prin conducta 10 pe sub piesa conică 11. Centrifugarea se realizează prin rotirea tobei cu turaţie mare, fapt ce determină o mişcare centrifugală a particulelor solide de la periferia talerului spre periferia tobei; particulele de densitate mică primesc o mişcare ascendentă pe periferia talerului 12, ajungând în partea centrală superioară, de unde sunt evacuate prin orificiul 13. Pentru a se îndepărta reziduul colectat pe marginea tobei, aceasta se construieşte din două bucăţi; corpul 11 ce se fixează rigid pe axul 2 şi capacul 15 ce se strânge cu ajutorul unei piuliţe 16 pe corpul tobei. Pentru a se evacua lichidul limpede cu viteză mare se montează la evacuarea din tobă un rotor centrifugal 16 (fig. 10.23.c). Canalele rotorului dirijează lichidul, dându-i mişcare centrifugală ascendentă, cu energie mărită spre partea de evacuare. Centrifuga poate funcţiona şi cu alimentare inferioară, sub presiune (fig. 10.23.d). În acest caz, axul 2 are secţiunea inelară, astfel încât lichidul adus prin canalul 17 este distribuit sub piesa conică 11 şi de aici la baza fiecărui taler. Centrifuga ca tobă cilindrică şi talere conice cu orificii realizează separarea amestecului de lichide cu densităţi apropiate. Dacă faza uşoară are densitate mare (de exemplu, lapte sau sânge) orificiile sunt plasate pe taler, mai aproape de baza superioară (fig. 10.23.f), iar dacă faza uşoară are densitate mică (de exemplu, ulei vegetal), orificiile se vor plasa mai aproape de baza inferioară (fig. 10.23.e). Orificiul asigură dirijarea celor două faze astfel: faza uşoară spre partea superioară unde se colectează în canalul coaxial E1, iar de aici este evacuat prin rotorul 16, în afara tobei; faza grea se colectează de la baza talerelor în gulerul cilindric mărginit de tobă, iar de aici lichidul este dirijat pe deasupra talerului fără orificii 18, în mişcare ascendentă de la marginea talerului spre centru, de unde este apoi evacuat prin orificiul 13 în afara tobei. Dacă în amestecul eterogen au fost şi particule solide cu densitate mai mare decât cea a fazei grele, atunci acestea se vor depune pe peretele tobei. De aceea apare necesitatea curăţirii tobei la intervale de timp mai mari sau mai mici în funcţie de procentul de sediment.

380

Fig. 10.23. Centrifuge decantoare verticale

Centrifuga cu talere cilindrice (fig. 10.24) este folosită pentru separarea unei cantităţi mici de sediment de densitate mare dintr-un lichid (de exemplu, suc de fructe, vin). Construcţia acestei centrifuge diferă de cea a centrifugelor cu talere conice prin forma talerelor 12. Acestea sunt de fapt cilindri concentrici din tablă de oţel aşezaţi alternând, astfel încât lichidul să capete o mişcare şicanată în drumul centrifugal creat prin rotirea tobei. Lichidul alimentat prin conducta 10 este dirijat spre primul taler. Aici, pe partea interioară se depun particulele solide mai mari şi mai grele; lichidul trece pe sub primul taler, 381

îl înconjoară şi ajungând în spaţiul următor se ridică, pe când particulele solide de dimensiuni medii se depun.

Fig. 10.24. Centrifuga cu talere cilindrice

În continuare, lichidul coboară pe lângă ultimul taler, urcă pe lângă toba centrifugei şi intrând în rotor primeşte energie cinetică de la acesta, ca apoi să iasă cu viteză mai mare prin orificiul 13. Datorită faptului că lichidul circulă printre talere cu viteză din ce în ce mai mică, se asigură depunerea pe pereţii talerelor a celor mai fine particule solide, astfel că lichidul evacuat este limpezit; cu cât numărul talerelor este mai mare, cu atât separarea particulelor foarte solide se face mai bine. Centrifuga cu funcţionare automată (fig. 10.25) realizează evacuarea sedimentului în momentul când mărimea stratului depus pe periferia tobei declanşează automat instalaţia hidraulică de descărcare. Arcurile ţin închise cele două părţi ale tobei (corp-capac). În momentul alimentării apei prin conducta în spaţiul conic 7, arcurile se comprimă, permiţând depărtarea corpului centrifugei de capac şi deci legătura spaţiului E2 prin duze cu spaţiul de evacuare. În acest moment, se întrerupe alimentarea cu amestec prin racordul 8, astfel că nu se mai colectează lichid în spaţiul E1 acesta rămânând gol, până la oprirea automată a alimentării apei în sistemul hidraulic de evacuare automată a sedimentului.

382

Fig. 10.25. Centrifuga cu funcţionare automată a - ansamblu; b - faza de separare

Centrifuga cu talere cu orificii (fig. 10.26.a) realizează separarea amestecului, alimentat prin conducta 5, în două faze fluide de densitate apropiată şi un sediment solid de densitate mare. Talerele au orificii, care prin suprapunere formează canale verticale prin care se dirijează amestecul. Acesta se separă în faza uşoară care se ridică pe talere şi se evacuează prin rotorul 8 şi orificiul 6, iar lichidul de densitate mai mare coboară la baza talerelor şi apoi se ridică prin decantare pe talerul superior 7, iar de aici este evacuat prin rotorul 9 şi orificiul 10. Sedimentul este evacuat periodic prin duzele 11. Centrifuga cu talere cu orificii şi descărcare prin sifonare (fig. 10.26.b) este utilizată pentru separarea amestecului eterogen în două faze de densităţi diferite (faza grea având particule solide în suspensie), cum este cazul apelor reziduale. Spre deosebire de prima centrifugă, aceasta evacuează faza grea prin spaţiul inelar 12 în centrifuga cilindrică inferioară 13 de unde o conductă 14 asigură permanent sifonarea fazei grele, conducând-o spre orificiul de evacuare 10. Centrifugele orizontale realizează sedimentarea fazei solide cu densitate mare şi decantarea fazei fluide uşoare. Este utilizată pentru separarea suspensiilor solide de dimensiuni toarte mici, fluide. Se poate utiliza şi pentru limpezirea grăsimilor animale, cu condiţia ca acestea să fie fluide. Centrifuga (fig. 10.27) constă dintr-un cilindru 1, terminat conic, pe suprafaţa căruia se află un melc transportor 3, cu pas constant şi diametrul variabil 2 şi o manta 4 care urmăreşte conturul melcului.

383

Mantaua se roteşte cu turaţie mare, iar cilindrul melcat se roteşte în sens invers, cu turaţie mai mică.

Fig. 10.26. Centrifuga decantoare cu talere cu orificii

Cilindrul melcat este construit gol în interior şi închis numai la un capăt, unde se montează axul 5 de antrenare. Prin capătul liber se introduce conducta 6, de alimentare a produsului ce trebuie separat. Această conductă aduce produsul în dreptul unor orificii aflate pe partea cilindrică a cilindrului melcat, astfel încât spirele melcului să transporte, înspre inelul de evacuare 7 a sedimentului, particulele de densitate mare, care sedimentează în interiorul mantalei.

Fig. 10.27. Centrifuga decantoare cu talere

384

Fluidul cu densitate mai mică este decantat pe deasupra stratului de sediment, prin gulerul de preaplin din discul frontal al mantalei. Tot ansamblul centrifugal este montat într-o carcasă 9 de protecţie, prevăzută cu două rigole pentru faza uşoară 10 şi pentru faza cu densitate mai mare 11.

10.4.2.2. Centrifuge filtrante

Aceste centrifuge se folosesc pentru separarea prin filtrare a particulelor solide din amestecurile eterogene lichide (de exemplu, cristale de zahăr). Centrifugele filtrante pot fi montate vertical (suspendat sau sprijinit) sau orizontal, acestea din urmă având o utilizare din ce în ce mai mare. Ţinând seama de modul de funcţionare, centrifugele verticale au funcţionare discontinuă, pe când cele orizontale sau conice au funcţionare continuă. Centrifuga

suspendată

cu

autodescărcare Partea inferioară a tamburului are

forma

conică,

unghiul

de

înclinaţie al pereţilor fiind mai mare decât unghiul taluzului natural al zahărului.

Datorită

acestui

fapt,

zahărul alunecă din tambur după oprirea centrifugei şi este evacuat prin zona centrală 5. Centrifuga se încarcă la o turaţie micşorată a tamburului 1, la

Fig. 10.28. Centrifuga suspendată cu autodescărcare

aproximativ 200 rot/min, masa groasă căzând pe discul distribuitor 2, montat

pe axul 3 (fig. 10.28). Centrifugarea se realizează la circa 1000 rot/min având loc şi eliminarea siropului verde prin zonele laterale 6. După eliminarea siropului verde, are loc operaţie de albire, prin spălare zahărului depus pe tamburul centrifugei cu apă caldă sau abur de la duşurile 4. După eliminarea siropului alb, are loc operaţia de frânare, când turaţia tamburului se reduce la aproximativ 200 rot/min şi datorită şocului produs, zahărul se dislocă şi este evacuat prin partea inferioară 5.

385

Distribuirea uniformă a amestecului înspre pereţii centrifugei se face cu ajutorul unui disc ce se roteşte o dată cu toba. Toba este întărită la exterior prin bandaje întărite pentru ca peretele perforat să reziste efortului ce ia naştere în timpul centrifugării (orificiile tobei vor avea suprafaţa totală mai mică de 50% din totalul suprafeţei cilindrice, pentru a asigura rezistenţa tobei). Centrifuge orizontale cu funcţionare continuă. În aceste centrifuge, amestecul eterogen curge continuu într-un cilindru perforat cu turaţie constantă, realizând simultan cu scurgerea filtratului şi operaţii, ca spălarea sau tasarea precipitatului. Centrifugele orizontale cu funcţionare continuă se construiesc în mai multe variante: centrifugă cu rotor simplu sau în trepte şi cu disc de împingere a precipitatului; centrifugă cu rotor cilindric şi evacuarea precipitatului prin răzuire etc. Centrifuga cu rotor în trepte (fig. 10.29) este construită din cilindrul 1 (al cărui diametru se măreşte în trepte 1'), montat pe axul 2 pus în mişcare de rotaţie de către un electromotor. În interiorul rotorului se deplasează în mişcare de translaţie un disc 3, cu ajutorul tijei 4, cu care se leagă de cilindrul 5 al pompei de ulei.

Fig. 10.29. Centrifuga filtrantă orizontală, cu rotor în trepte

Amestecul eterogen este adus prin conducta 6 în interiorul unui con de distribuţie 7. Sub acţiunea forţei centrifuge, amestecul se va separa în cele două faze, lichidul limpede fiind 386

evacuat prin orificii în primul compartiment 10 al carcasei 8. Precipitatul depus pe periferia primei trepte a rotorului este împins de către discul 3 şi ajunge în treapta a doua a rotorului, unde este spălat cu apă şi din nou supus centrifugării apoi eliminat prin racordul 9. Filtratul se scurge în compartimentul corespunzător din carcasă şi se elimină prin racordurile 11 şi 12, iar precipitatul este trecut în etapa a treia, unde va fi supus unei ultime separări eliminându-se apa conţinută între cristale. Funcţionarea centrifugei este automată, ceea ce permite schimbarea cursei pistonului la intervalele de timp necesare Centrifuga cu rotor cilindric (fig. 10.30.a) este construită din două părţi distincte; partea de acţionare şi rotorul perforat. Motorul electric transmite mişcarea axului 1 de antrenare a rotorului perforat 2, apoi axului 3 de acţionare a mecanismului 4 de desprindere a precipitatului şi axului 5 de acţionare a melcului 6 de evacuare a precipitatului. Produsul de separare este alimentat prin conducta 7 care-l distribuie uniform spre orificiile rotorului. În momentul când stratul de precipitat a atins grosimea maximă intră în funcţiune sistemul de descărcare, care acţionează pneumatic burduful 8 şi cuplează răzuitorul 4 în mişcare de rotaţie şi translaţie pe direcţiile orizontală şi verticală, apropiindu-l de suprafaţa precipitatului. Pe măsură ce desprinde precipitatul, piesa 4 ajunge pe suprafaţa perforată a rotorului curăţând-o prin răzuire (fig. 10.30 b). Precipitatul desprins cade în jgheabul colector 9, iar de aici este evacuat prin racordul 10 spre exterior. Filtratul limpede care a ajuns în afara rotorului este colectat în carcasa cilindrică ce înconjoară suprafaţa perforată.

Fig. 10.30. Centrifuga filtrantă cu rotor cilindric

10.4.2.3. Centrifuge fără elemente în mişcare 387

Amestecurile de tip suspensie sau emulsie se pot separa prin centrifugare, alimentând amestecul cu viteză mare, tangenţial în camera de separare a aparatelor numite cicloane. Ciclonul (fig. 10.31) este compus dintr-o încăpere 1 de formă cilindrică terminată cu un trunchi de con, prevăzută la partea superioară cu capacul 4 şi racordul 2 pentru alimentarea amestecului. În partea centrală se găseşte tubul 3 astfel aşezat încât ajunge cu un capăt aproape de baza părţii cilindrice, iar cu celălalt capăt este scos în atmosferă. Tubul este acoperit cu o hotă pentru a nu favoriza căderea corpurilor străine sau a picăturilor de ploaie în ciclon.

Fig. 10.31. Ciclon de separare

La partea inferioară trunchiul de con se leagă la o ecluză. Separarea amestecului se bazează pe mărimea acceleraţiei centrifuge a particulelor solide dirijate (prin construcţia specială a gurii de alimentare) spre partea jos a ciclonului. În dreptul unde tubul central 3 se termină, datorită măririi secţiunii libere a ciclonului, scade foarte mult viteza amestecului, particulele solide fiind grele cad şi alunecă pe peretele conic spre ecluză, iar aerul se ridică prin tub spre atmosferă. 388

10.5. EXPLOATAREA, ÎNTREŢINEREA ŞI REPARAREA UTILAJELOR PENTRU SEPARAREA AMESTECURILOR ETEROGENE Se constată că, atât centrifugele folosite pentru separare, cât şi filtrele sunt de tipuri foarte variate şi pun diferite probleme din punct de vedere al exploatării, întreţinerii şi reparaţiilor. Unele aparate sunt statice, altele dinamice, la unele energia de repunere este furnizată de mediul de lucru (lichid, aer), iar altele de mijloace mecanice, electrice. Principalele probleme de exploatare şi întreţinere a utilajelor pentru centrifugare şi filtrare se referă la conducerea corectă a procesului tehnologic, supravegherea continuă a parametrilor de lucru şi a stării funcţionale a utilajelor, executarea în condiţii bune a lucrărilor de întreţinere curentă şi planificată. 10.5.1. Pornirea utilajelor pentru separarea Impune următorul proces de control: La centrifuge: ▪ controlul stării generale al centrifugei: tambur rotativ, stratul filtrant (prindere, regenerare, starea ţesăturii); ▪ jocul în lagăre (controlat prin rotirea manuală a tamburului); ▪ întinderea curelelor, cuplajelor, starea asamblărilor demontabile; ▪ existenţa ungerii; ▪ sistemele de blocare a capacului în timpul funcţionării; ▪ fixarea centrifugii (batiului) pe fundaţie; ▪ starea etanşărilor la toba exterioară; ▪ racordările la conducta de evacuare a filtratului şi de alimentare cu suspensie; ▪ funcţionarea sistemelor de spălare şi desprindere a precipitatului; ▪ legăturile corecte la reţeaua electrică de alimentare; ▪ existenţa apărătorilor de protecţie şi a tuturor dispozitivelor de tehnică a securităţii muncii. La supercentrifuge se urmăreşte: ▪ starea interioară a tamburului (verificare prin gurile de control); ▪ sprijinirea tamburului în lagărul axial; ▪ legăturile electrice corecte; ▪ dispozitivele de protecţie a muncii (apărători, elemente de siguranţă); 389

▪ curelele de transmisie, legăturile la conductele de evacuare a lichidelor; ▪ legături la conducta de alimentare cu suspensie (emulsie); ▪ starea lagărelor, ungerea sistemului de acţionare. La filtre se are în vedere : ▪ controlul stării generale a utilajului (corp, sisteme de fixare a corpului, grătare, etanşări, conducte, protecţii superficiale); ▪ controlul stratului filtrant; prinderea stratului pe grătar, starea ţesăturii, curăţenia stratului filtrant, refacerea calităţii stratului, filtrant şi a cantităţii acestuia; ▪ controlul echipamentelor anexe ale filtrului: conducte, vase, rezervoare, pompe de vid, suflante, capete de acţionare, dispozitive de desprindere a precipitatului, sisteme de acţionare; ▪ deschiderea robinetului la conducta de evacuare - filtrat; ▪ deschiderea robinetului la pompa de vid şi punerea în funcţiune a pompei de vid; ▪ punerea în funcţiune a sistemului de alimentare cu suspensie. 10.5.2. Conducerea şi supravegherea procesului tehnologic Centrifugele manuale cu funcționare discontinuă La aceste centrifuge alimentarea cu suspensie se face pe o durată stabilită de procesul tehnologic (nu se poate aprecia grosimea stratului de precipitat deoarece capacul tobei exterioare este blocat în timpul funcţionării) şi se desfăşoară concomitent cu filtrarea. Pe această durată se controlează: ▪ debitul de alimentare cu suspensie, turaţia la rotor, consumul de energie electrică, temperatura lagărelor, funcţionarea liniştită (fără bătăi excentrice sau vibraţii) a maşinii, debitul de filtrat calitatea filtratului; ▪ spălarea şi zvântarea precipitatului - necesare în anumite cazuri, impun supravegherea debitului şi presiunii apei de spălare, respectându-se durata spălării şi a zvântării precipitatului. Descărcarea precipitatului face necesară oprirea maşinii. În repetatele cicluri discontinue de pornire-oprire se supraveghează temperatura motorului electric, comportarea frânei, viteza (timpul necesar) de frânare, centrarea arborelui în lagăre, comportarea sistemelor de sprijinire a centrifugei, consumul de lubrifiant. Centrifugele normale cu funcţionare continua Alimentarea cu suspensie se face după pornirea motorului electric şi continuă să se desfăşoare concomitent cu descărcarea precipitatului (prin cuţit sau prin piston pulsator). În

390

timpul funcţionării se supraveghează turaţia la rotor, temperatura lagărelor, consumul specific de energie electrică şi lubrifiant, temperatura motorului, funcţionarea sistemelor de acţionare, a cuţitelor de descărcare şi a pistonului pulsator (presiunea la pompa de ulei pentru acţionarea hidraulică, turaţia ei etc.), starea etanşărilor, calitatea filtrantului şi a precipitatului, funcţionarea liniştită, comportarea sistemelor de frânare, centrarea arborilor în lagăre, sistemele de sprijin ale carcasei (tobei exterioare), fixarea maşinii pe fundaţie. Supracentrifugele Alimentarea centrifugelor se face după conectarea motorului la reţea. Concomitent cu alimentarea, are loc separarea celor două faze, iar procesul implică supravegherea următoarelor elemente: turaţia la tamburul tubular (la arbore), temperatura lagărelor, centrarea tamburului, funcţionarea liniştită, fără bătăi puternice, bătăi excentrice, şocuri, consumul specific de energie electrică şi lubrifiant, gradul de separare a celor două faze, debitul de alimentare cu suspensie, comportarea etanşărilor. Filtre cu funcţionare discontinuă La acest tip de filtru se impune respectarea duratei de filtrare prin menţinerea - pe durată optimă - a depresiunii sau suprapresiunii asupra suspensiei. Filtrarea se desfăşoară până la atingerea grosimii optime de precipitat. Pe întreaga durată a filtrării se controlează calitatea filtrantului, consumul specific de energie electrică, debitul de filtrat, debitul de alimentare cu suspensie, presiunea (sau depresiunea) necesară filtrării (prin indicaţiile AMC - aparate de măsură şi control - montate pe conducta de alimentare sau de vid). După oprirea filtrării se trece - după caz - la spălarea recipientului, care se execută în următoarele variante : ▪ spălarea simplă (în curent paralel), prin introducerea lichidului de spălare (în general apă) în acelaşi circuit şi în acelaşi sens ca şi suspensia, astfel că lichidul de spălare are acelaşi traseu ca şi filtratul; în anumite cazuri spălarea se face concomitent cu suflarea de aer comprimat; ▪ spălarea în adâncime, când lichidul de spălare este introdus în sens invers sensului de circulaţie a suspensiei. În timpul spălării (realizată manual sau cu instalaţii de spălare) se supraveghează debitul şi presiunea apei de spălare. În funcţie de cerinţele procesului de filtrare, după spălare se execută zvântarea precipitatului. Pentru aceasta, stratul de precipitat este suflat cu aer comprimat la presiunea şi debitul precizate în instalaţiile tehnologice ale procesului.

391

Desprinderea precipitatului de pe suprafaţa stratului filtrant se realizează manual sau mecanic, în funcţie de tipul de filtru; la utilajele cu descărcare mecanică a precipitatului, se supraveghează funcţionarea optimă a dispozitivului de acţionare a sistemului de descărcare şi dirijarea precipitatului spre instalaţiile de colectare (cuve, bazine etc.). Regenerarea stratului filtrant, în vederea unei noi filtrări, se face conform indicaţiilor date de tehnologia respectivă; în general, regenerarea constă din suflarea cu aer comprimat sau spălarea cu apă la presiuni şi debite care se supraveghează in timpul lucrării. Filtrele cu funcţionare continuă (filtre celulare rotative) Durata fiecărei etape de lucru a procesului de separare este determinată de construcţia capului de distribuţie (lungimea canalelor din discul fix) şi de turaţia tamburului. În timpul funcţionării filtrului se urmăresc: mărimea depresiunii şi a suprapresiunii în conductele celulelor, debitul şi presiunea apei de spălare, debitul şi presiunea la regenerare, comportarea dispozitivului cuţit pentru desprinderea precipitatului, turaţia la tambur, funcţionarea liniştită a agregatului, consumul specific de energie electrică, calitatea filtratului, conţinutul de fază lichidă din precipitat.

10.5.3. Oprirea utilajelor de centrifugare - filtrare Dacă în timpul exploatării utilajelor este necesară întreruperea funcţionării, prima operaţie este întreruperea alimentării. Funcţionarea maşinii se continuă până la eliminarea completă a precipitatului din toba interioară. În cazuri grave de avarii sau defecţiuni, se întrerupe motorul electric, chiar dacă filtrarea sau operaţiile secundare nu sînt încheiate. 10.5.4. Întreţinerea tehnică curentă La centrifuge normale se face curăţenia periodică a stratului filtrant (dacă regenerarea lipseşte din procesul de filtrare), precum şi lucrări de întreţinere curentă la lagăre, asamblări demontabile, sisteme de acţionare, sisteme de desprindere automată a precipitatului, pompe, vase, rezervoare, conducte, fixarea pe fundaţie. La supracentrifuge se face curăţirea periodică în interiorul tamburului tubular, lucrări de întreţinere curentă la lagăre, etanşări, conducte, pompe, fixarea pe fundaţie. La filtrele cu funcţionare discontinuă se execută curăţirea periodică a stratului filtrant, (dacă regenerarea nu este obligatorie în procesul de filtrare), refacerea etanşărilor uzate, mici

392

reparaţii la corp, vase, conducte, lucrări de întreţinere curentă la transportoare, pompe, suflante. La filtre cu funcţionare continuă se fac lucrări de întreţinere curentă la: pompa de vid, suflanta de aer comprimat, lagărele arborelui, conducte, armături, etanşări, sistem de acţionare, fixarea pe fundaţie. Întreţinerea tehnică planificată Se realizează conform prevederilor din tabelul 10.2. Tabelul 10.2. Întreţinerea tehnică planificată a instalaţiilor de separare Tipul Centrifuge normale cu funcţionare discontinuă Centrifuge normale cu funcţionare continuă

Separatoare cu talere Super centrifuge tubulare Filtre cu strat granular

Filtre cu saci

Filtre presă

Filtre celulare rotative

RC1 - reparaţii la sistemul de acţionare, lagăre, sistemul de sprijinire al centrifugei, strat filtrant, etanşări, asamblări - ca la centrifugele cu funcţionare discontinuă - reparaţii la sistemele de acţionare ale cuţitelor de descărcare şi ale pistoanelor pulsatoare - reparaţii la etanşări, conducte, armături, mici reparaţii la talere, lagăre, sisteme de acţionare - reparaţii la etanşări, conducte, armături, mici reparaţii la capul de distribuţie

RC2

RK

- reparaţii la : pompe (alimentare cu suspensie), tambur rotativ, sisteme de protecţie anticorozivă, lagăre, arbori; - reparaţii la pompe, tambur, lagăre, arbori; reparaţii de amploare la sistemele de acţionare a cuţitelor şi pistoanelor

- reparaţii (sau înlocuiri) la: întregul ansamblu şi la echipamentele anexe

- reparaţii Ia: pompe, talere, lagăre, arbori, sisteme de acţionare

- reparaţii (sau înlocuiri) la întregul ansamblu şi la echipamentele anexe - reparaţii (sau înlocuiri) la întregul mecanism şi la echipamentele anexe - înlocuirea corpului şi a echipamentelor anexe (pompe, vase, conducte, armături) - înlocuiri de vase (rezervoare), pompe de vid, suflante, conducte, armături

- reparaţii la: pompe, tamburi, tuburi, lagăre, arbori, sisteme de acţionare

- reparaţii Ia conducte, înlocuiri de armături, etanşări, reparaţii la îmbinările demontabile; - înlocuirea stratului filtrant - reparaţii la sacii filtranţi, sistemele de prindere a sacilor, tuburile flexibile : minireparaţii la corpul vaselor, conducte - reparaţii la vane, plăci, garnituri de etanşare, conducte, armături; înlocuiri ale pânzelor filtrante;

- reparaţii la corp, grătare (sprijinirea stratului filtrant), vase, rezervoare, pompe, anexe, instalaţii - reparaţii de amploare mai mare la vase (rezervoare), conducte, armături, transportor: înlocuirea elementelor filtrante; - reparaţii la pompe, suflante, batiu, sisteme de fixare şi ghidare a ramelor şi plăcilor, sisteme de strângere, rezervoare, vase

- reparaţii la tambur, site (pânze) filtrante, cuţite de descărcare, cuvă, agitator, conductă, stropitoare

- reparaţii la pompe, suflante, lagăre, acţionare, conducte interioare, cap de distribuţie, rezervoare şi vase anexe

393

- ca la centrifugele cu funcţionare discontinuă

- înlocuirea elementelor (subansamblurilor filtrului şi a echipamentelor anexe (pompe, vase, conducte, rezervoare) - reparaţii (sau înlocuiri) la întreaga construcţie, inclusiv la echipamentele anexe ale filtrului

10.5.5. Incidente funcţionale în exploatarea utilajelor Incidentele funcţionale (perturbările, funcţionale, defecţiuni, avarii) se pot sesiza imediat după apariţia lor, printr-o supraveghere atentă şi completă a funcţionării utilajului. Orice incident funcţional obligă - în raport cu amploarea lui - la luarea deciziilor optime şi rapide, în scopul preîntâmpinării defecţiunilor sau a avariilor. Pentru aceasta este necesar să se cunoască bine construcţia, modul de lucru, aspectele de bază ale întreţinerii utilajelor. Greşeli în conducerea procesului de funcţionare Cauzele incidentelor funcţionale : ▪ Alimentarea cu suspensie de calitate necorespunzătoare (conţinut în fază solidă, dimensiunile particulelor, viscozitatea fazei lichide); ▪ Debitul necorespunzător la alimentarea cu suspensie; ▪ Valori necorespunzătoare ale presiunii sau depresiunii la filtrare; ▪ Durata necorespunzătoare de spălare, debit necorespunzător de apă de spălare; ▪ Zvântarea necorespunzătoare a precipitatului; ▪ Utilizarea straturilor filtrante cu caracteristici necorespunzătoare: porozitate, rezistenţă chimică; ▪ Regenerarea defectuoasă a stratului filtrant; ▪ Durata necorespunzătoare de menţinere a suspensiei sub presiune (sau depresiune). Stări de uzură avansată a utilajului, întreţinere neraţională  Uzuri ale elementelor de fixare (strângere) a pânzelor filtrante;  Uzuri la instalaţiile de alimentare a suspensiei;  Uzuri ale suprafeţelor filtrante;  Uzuri la instalaţiile de evacuare a filtrelor;  Uzuri la instalaţiile de producere a vidului (pompe de vid) sau a suprapresiunii (suflante);  Uzuri la instalaţiile de alimentare cu lichid de spălare;  Uzuri la instalaţiile de evacuare a lichidului de spălare;  Uzuri Ia conducte, flanşe, etanşări, armături, elemente de strângere;  Uzuri la sistemele de acţionare;  Uzuri la lagăre, transmisii prin curele, cuplaje;  Uzuri la tamburele centrifugelor, descentrări pe arbore;  Uzuri la sistemele de sprijinire a şasiului (tobei exterioare), pe batiul (fundaţia) maşinii; 394

 Uzuri la motorul electric de acţionare;  Uzuri la sistemele de comandă, blocări, deblocări la capac, mecanism de comandă la motor, frână;  Uzuri la sistemele automate (cuţite, pistoane pulsatoare);  Regenerarea necorespunzătoare a straturilor filtrante;  Ungerea necorespunzătoare la lagăre; Greşeli la montaj  Montajul greşit al straturilor filtrante, înălţimea prea mare la straturile granulare, lipsă de etanşare la pânzele filtrante;  Strângerea neegală şi insuficientă la asamblările demontabile (etanşări, prezoane, pene, arcuri);  Montajul necorespunzător la corpul (batiu) utilajului; legături incorecte la instalaţiile anexe (vase, pompe, conducte);  Lipsă de orizontalitate (verticalitate) perfectă a arborilor, jocuri necorespunzătoare în lagăre ;  Lipsa de paralelism (centrare) la montajul suprafeţelor filtrante (plăci şi rame, site filtrante la tamburele centrifugelor);  Montaj greşit la acţionare (curele neîntinse sau excesiv întinse, lipsă de paralelism la arbori, lipsă ele centrare la roţile de curele sau la angrenaje);  Montajul greşit la dispozitivele de desprindere a precipitatului (cuţite de descărcare, pistoane pulsatoare, dispozitive de acţionare a acestora);  Montaj greşit la talerele separatoarelor (lipsă de centrare şi paralelism);  Montaj greşit pe fundaţie (prindere greşită, fixare nesigură);  Greşeli de montaj în lagăre (lipsă de coaxialitate şi paralelism). Incidentele funcţionale sînt următoarele : Perturbări (abateri de la valorile nominale ale parametrilor de lucru, respectiv: - conţinutul necorespunzător de fază lichidă în precipitat; - filtrat tulbure, de calitate necorespunzătoare; - consum crescut de energie electrică; - cantitatea scăzută de filtrat şi precipitat; - viteză scăzută de filtrare (la filtrele cu funcţionare discontinuă); - vibraţii, zgomote anormale în funcţionarea utilajelor acţionate mecanic; - consumul crescut de lubrifiant, temperatură a lagărelor peste limitele admise; - încălzirea excesivă a motorului electric; 395

- blocări ale dispozitivelor de acţionare la desprinderea precipitatului; - perturbări în funcţionarea sistemelor de spălare; - abateri de la valorile nominale ale presiunii (depresiunii) la filtrare; - turaţii necorespunzătoare la arbori. 10.5.6. Defecţiuni, uzuri premature şi avansate (anormale) Sunt aceleaşi, deoarece cauzele unor incidente funcţionale pot fi, în acelaşi timp, efecte ale altor cauze. Avarii  avaria suprafeţelor filtrante;  avaria suporţilor (sprijinelor) suprafeţelor filtrante (grătare, tamburi, tobe interioare);  avaria sistemelor de alimentare cu suspensie şi lichid de spălare (vase, conducte, pompe);  avaria echipamentelor de producere a presiunii (sau a depresiunii) din filtru: compresoare, pompe de vid;  avaria sistemelor de acţionare a tamburilor rotativi: grupuri de acţionare (motor, reductor, transmisii, cuplaje);  avaria sistemelor de acţionare a dispozitivelor de depresiune a precipitatului;  griparea lagărelor;  ruperea arborilor;  desprinderea utilajelor din fundaţie ;  avarii la instalaţia electrică de acţionare. 10.5.7. Repararea centrifugelor şi filtrelor Caracteristic utilajelor de separare este faptul că, o mare parte din acestea (instalaţiile funcţionând pe principiul inerţiei, cicloanele, camerele de desprăfuire, conductele de sedimentare) se repară după necesităţi. La o altă categorie de utilaje (filtre cu funcţionare periodică, decantoarele) ciclul de reparaţie se stabileşte pentru fiecare caz în parte, în funcţie de abrazivitatea şi agresivitatea mediilor de lucru. La alte tipuri de utilaje (filtre celulare rotative, centrifuge) se dau indicaţii privind ciclurile de reparaţii, precum se arată în tabelul 10.3.

396

Tabelul 10.3. Cicluri de reparaţii, în ore Tipul utilajul

Cicluri, în ore RC2

RC1

RK

- centrifugă

700-1000

3000-4000

15000-17000

- filtru celular rotativ

700-1000

4000-8000

12000-14000

Principalele operaţii ce se execută la reparaţia unor tipuri reprezentative de separatoare sunt prezentate în tabelul 10.4: Tabelul 10.4. Principalele operaţii ce se execută la reparaţia unor tipuri de separatoare Tipul de separator

RC1

1.Centrifuge - spălarea subansamblurilor cu rulmenţi; - recondiţionarea etanşărilor; - strângerea şuruburilor tuturor îmbinărilor; - verificarea echilibrării tamburului.

2. Separatoare

- curăţirea completă; - verificarea dispozitivului de scuturare; - verificarea etanşeităţilor şi refacerea acesteia; - controlul părţii electrice cu efectuarea probei de menţinere sub tensiune;

Operaţii executate RC2

RK

În afară de operaţiile de la RC 1 se mai execută: - înlocuirea sitei filtrante; - recondiţionarea prin sudare a mantalelor centrifuge; - verificarea uzurii rulmenţilor şi înlocuirea parţială a acestora; - înlocuirea rulmentului lagărului inferior şi reducerea etanşării; - înlocuirea tampoanelor de cauciuc şi a arcurilor deteriorate; - înlocuirea părţilor de contacte electrice ce au funcţionare necorespunzătoare; În afara operaţiilor de la RC1 se mai execută: - recondiţionarea pieselor uzate şi suprafeţelor metalice; - înlocuirea electrozilor şi a plăcilor de precipitare; - recondiţionarea dispozitivului de scurgere; - proba de mers în gol 10 -12 ore;

397

În afară de operaţiile de la RC 1 şi RC2 se mai execută: - demontarea generală şi constatarea uzurilor; - înlocuirea ansamblurilor rotorului; - înlocuirea tuturor rulmenţilor şi a sitei filtrante; - echilibrarea dinamică a rotorului;

În afara operaţiilor de la RC 1 şi RC2 se mai execută: - demontarea generală; - recondiţionarea părţii de zidărie a filtrului; - înlocuirea tuturor subansamblurilor uzate; - verificarea coaxialităţii şi paralelismului electrozilor; - efectuarea probei de menţinere sub tensiune;

(Tabelul 10.4. - continuare) Tipul de separator 3. Decantoare

-

-

-

-

-

RC1 recondiţionarea conductelor şi armăturilor; curăţirea pereţilor, fundului motorului; refacerea scliviselii de ciment în părţile deteriorate; recondiţionarea arborelui şi a racleţilor; refacerea etanşeităţii prin înlăturarea jocurilor la îmbinări; recondiţionarea mantalei şi conului (la decantoarele cu circulaţie verticală). recondiţionarea armăturilor; înlocuirea pânzelor filtrante.

4. Filtre cu funcţionare discontinuă

-

5. Filtre cu funcţionare continuă

- rectificarea suprafeţelor de contact ale inelelor capului de distribuţie; - reglarea apăsării arcului; - înlocuirea pânzei filtrante; - verificarea stării lagărelor şi fisurilor;

-

Operaţii executate RC2 În afara operaţiilor de la RC1 se mai execută : - înlocuirea parţială a conductelor corodate; - recondiţionarea pereţilor hidrociclonului; - înlocuirea conului;

- repararea ramelor (filtru-presă) - recondiţionarea plăcilor metalice pentru asigurarea etanşeităţii; - revizuirea canalelor de intrare şi de ieşire a soluţiei; - revizuirea dispozitivului de strângere hidraÎnulică. afara operaţiilor de la RC1 se mai execută: - recondiţionarea şi înlocuirea parţială a pieselor mecanismului de acţionare

398

RK Suplimentar faţă de operaţiile de ia RC 1 şi RC2 se execută: - demontarea generală a decantorului; - curăţirea pieselor demontabile; - măsurarea uzurii pieselor; - înlocuirea conductelor şi armăturilor; - înlocuirea mantalei dacă prezintă corodări pe suprafeţe mari (la decantoarele cu con şi hidrociclon). - Filtrele presă nu necesită reparaţii capitale; - la 4 - 5 ani se înlocuieşte şurubul dispozitivului de strângere a plăcilor; - se rectifică placa frontală de presiune;

În afară de operaţiile efectuate la RC1 şi RC2 se mai execută: - demontarea totală şi măsurarea uzurilor; - înlocuirea completă a mecanismului de acţionare; - recondiţionarea la dimensiunile de reparaţie a fusului arborelui.

11. UTILAJE PENTRU USCAREA PRODUSELOR AGROALIMENTARE 11.1. CONSIDERAŢII TEORETICE

11.1.1. Factorii care influenţează uscarea Uscarea este un proces combinat de transfer de umiditate şi de căldură, în care produsul cedează umiditatea unui alt agent (aer, gaze calde), care are rol de vehiculator al umidităţii. Pentru ca uscarea să se realizeze într-un timp scurt cu un consum minim de energie şi să asigure calitatea produsului uscat, este necesar a se ţine seama de următorii factori: -

natura materialului supus uscării; materialul supus uscării poate avea structură poroasă sau capilară, ce poate influenţa deplasarea apei din straturile interioare spre suprafaţă unde va fi evaporată sau antrenată de agentul de uscare; cu cât porii sunt mai numeroşi şi uniform repartizaţi în material, cu atât, umiditatea se va deplasa mai repede; dacă produsul are capilarele secţionate transversal, atunci se creează drum deschis pentru deplasarea apei; în acest caz apa va ajunge repede la suprafaţă unde va fi evaporată şi antrenată de mediul de uscare:

-

felul în care se prezintă apa şi procentul acesteia în masa produsului; dacă apa legată chimic (prin fenomene de absorbţie chimică) predomină în produse, uscarea se va face mai greu, durând mult timp; dacă, dimpotrivă, apa este conţinută în proporţie mai mare în capilare şi pori, atunci deplasarea acesteia spre stratul periferic se va face uşor;

-

forma şi dimensiunile materialului; produsele mărunţite au suprafaţa liberă specifică foarte mare şi grosimea mică ceea ce favorizează uscarea; prin tăierea produsului perpendicular pe capilare se creează drum liber pentru difuzia apei spre suprafaţa de uscare;

-

temperatura produsului; când aceasta are valori mari, măreşte viteza de uscare; totuşi valoarea temperaturii nu trebuie să fie prea mare, pentru a nu duce la degradarea prin ardere a produselor;

-

temperatura şi umiditatea agentului de uscare; aerul cu umiditate mică şi temperatură mare se poate încărca cu umiditate multă de la suprafaţa produsului, ajungând astfel 399

aproape de starea de saturaţie. Pentru ca acest aer să poată fi refolosit la uscarea produselor, trebuie supus unei operaţii de încălzire la x=ct. (în timpul încălzirii, aerul nu trebuie încărcat cu umiditate); -

sensul de deplasare şi viteza aerului; când produsul circulă în contracurent cu agentul de uscare, este posibilă trecerea unei cantităţi mai mari de umiditate din produs spre aer; viteza de deplasare este corelată cu viteza de difuzie şi cu cea de evaporare, astfel încât pe măsură ce apa este eliminată din produs, să fie antrenată de către agentul de uscare. 11.1.2. Mecanismul îndepărtării apei din produse Îndepărtarea apei din produse se face prin două procedee. Evaporarea apei la suprafaţa produsului. În acest caz, produsele umede se supun

încălzirii, astfel încât presiunea de vapori a apei să depăşească valoarea presiunii de vapori de deasupra produsului. În condiţia existenţei unei diferenţe de presiuni de vapori, apa lichidă din stratul superficial al produsului se transformă în vapori. Pentru a se elimina toată apa din produs, este necesar a se îndepărta mereu vaporii care s-au acumulat în spaţiul de deasupra produsului. Prin acest procedeu se usucă produsele în aparatele de uscare sub depresiune sau prin sublimare, când se poate acţiona asupra menţinerii presiunii de vapori din camera de uscare, cu ajutorul unei pompe de vid, fără a fi necesară o încălzire excesivă a produsului ce ar conduce la obţinerea unor produse arse. Difuzia apei în mediul înconjurător. În cazul când la nivelul suprafeţei produsului se aduce un curent de aer a cărui presiune de vapori este mică, se creează o diferenţă de presiuni care va permite apei din suprafaţa produsului să difuzeze în aer. Aerul încărcat cu umiditate este mereu îndepărtat, astfel că se creează condiţii permanente pentru deplasarea apei din produs. Pe măsură ce stratul periferic a pierdut apă, concentraţia în apă a straturilor inferioare depăşeşte concentraţia în apă a stratului periferic şi este, din nou, posibilă difuzia. Ţinând seama de legile difuziei are loc deplasarea umidităţii prin difuzie din stratul interior spre stratul exterior. Această deplasare a umidităţii se continuă până când se stabileşte un echilibru. Difuzia apei încetează când echilibrul este stabilit la umiditatea de echilibru a produsului (egală cu umiditatea aerului din camera de depozitare), valoare la care produsul să poată fi conservat.

400

11.1.3. Viteza de uscare Toţi factorii enumeraţi mai sus influenţează asupra îndepărtării apei din produs, prin mărirea vitezei de uscare, redată în diagrama din figura 11.1.

Fig. 11.1. Fazele uscării - variaţia temperaturii şi a vitezei de uscare

Viteza de uscare v este reprezentată de raportul între cantitatea de apă U eliminată pe suprafaţa de uscare A = 1 m2 şi timpul t = 1s:

401

v=

U  kg  , 2 A  t  m  s 

La începutul uscării, după ce produsul s-a încălzit (zona a) predomină difuzia apei din straturile interioare spre suprafaţa de uscare; viteza de evaporare este mare astfel că uscarea se realizează la viteză constantă (zona b). Pe măsură ce se reduce cantitatea de apă din produs, difuzia are loc mai încet, iar viteza de uscare scade, uscarea desfăşurându-se la viteză descrescândă. La începutul acestei faze, viteza de uscare descreşte uniform (zona c), iar spre sfârşitul fazei, descreşte neuniform (zona d), ajungând la valori foarte mici în momentul când se atinge un echilibru între timidităţile produsului şi agentului de uscare. Practic s-a constatat că aproape 90% din apa liberă conţinută în produse se elimină în faza de uscare cu viteză constantă, iar restul de 10% în faza de uscare la viteză descrescândă.

11.1.4. Metode de uscare Alegerea utilajelor pentru uscare trebuie să ţină seama de produsul supus uscării, de modul realizării transmiterii de căldură, de felul cum se îndepărtează apa din spaţiul de deasupra produsului, de presiunea la care se aduc agentul de uscare şi produsul. După modul realizării transmiterii căldurii, uscarea se poate realiza: -

prin conducţie, când produsul vine în contact direct cu suprafaţa caldă a uscătorului, încălzită la temperaturi mari. Deşi uscarea se realizează cu viteză mare, nu este indicată deoarece produce, supraîncălzirea, uneori arderea produselor;

-

prin convecţie în aer cald sau gaze de ardere, produsul fiind aşezat în tăvi, pe cărucioare fixe sau circulând în contracurent cu agentul de uscare; dacă aerul are temperatură mare (160...180°C) şi umiditatea absolută este mică, uscarea se realizează într-un timp scurt, fără a duce la degradarea produsului;

-

prin radiaţie produsele se supun iradierii cu raze infraroşii obişnuite de la lămpi electrice, corpuri ceramice şi metalice încălzite (radiante) sau gaze calde. Se supun uscării prin radiaţie produse cu grosime mică, astfel că prin iradierea dintr-o singură parte sau din două părţi să se asigure îndepărtarea rapidă a apei. Adâncimea de pătrundere a razelor infraroşii este de 0,1 ...2 mm.

402

Se poale realiza uscarea şi prin metode combinate, conducţie-convecţie, radiaţieconvecţie, fapt ce duce la mărirea eficienţei uscătorului, prin eliminarea dezavantajelor aduse de fiecare metodă de uscare, luată individual. După presiunea la care are loc, uscarea se poate realiza: -

la presiunea atmosferică, în uscătoare deschise sau închise ne-etanş;

-

în vid, realizând uscarea în condiţii perfect etanşe astfel că presiunea din uscător să fie constantă şi mereu inferioară celei atmosferice; acest regim de presiune mică conduce la un consum redus de căldură pentru încălzirea produsului, la temperaturi mici de uscare, nefiind posibilă supraîncălzirea produselor. La uscarea în vid trebuie să se aibă în vedere că îndepărtarea permanentă a vaporilor rezultaţi din eliminarea apei din produs este o condiţie esenţială a realizării uscării în condiţii bune. Ţinându-se seama de vidul realizat, de modul de prezentare a produsului şi de felul

îndepărtării apei din produs, uscarea sub vid se poate realiza: -

obişnuit, produsele fiind introduse în stare proaspătă în uscător;

-

prin sublimare, când produsele se duc în uscător în stare congelată, îndepărtarea apei din produs făcându-se prin sublimare. Vidul realizat este foarte avansat, iar îndepărtarea continuă a vaporilor realizează condiţii constante de uscare.

11.1.5. Aerul - agent de uscare Majoritatea ramurilor industriei alimentare care realizează operaţii de uscare folosesc antrenarea vaporilor de apă cu aer şi, mai rar, cu gaze de ardere. Proprietăţile aerului umed Aerul este un amestec de gaze şi vapori de apă. În amestec, predomină azotul (78%) şi oxigenul (21%). Dintre caracteristicile aerului cele cu importanţă mai mare sunt prezentate în continuare. Densitatea aerului. La presiunea p = 760 torri şi temperatura T = 273 K, densitatea aerului este: ρa = 1,293 [kg/m3] Masa molară va fi: Ma = 22,4 x 1,293 = 29 [kg/kmol] Aerul este încărcat cu vapori de apă proveniţi prin evaporarea apei din diferite medii umede cu care vine în contact în operaţia de uscare. 403

Încărcarea aerului cu umiditate este determinată de presiunile parţiale ale vaporilor de apă din mediul umed şi din atmosferă. Cu cât diferenţa între presiunile parţiale va fi mai mare, cu atât mai multă apă va trece în stare de vapori, umezind aerul. Conţinutul de umiditate (x) pentru aerul umed este dat de raportul dintre masa vaporilor de apă mv şi masa aerului considerat uscat ma: x=

mv pv = 0.622 ma p − pv

 kg _ vapori  ,   kg _ aer 

Umiditatea relativă (φ) este raportul dintre masa vaporilor de apă (ma) conţinută întrun m3 de gaz umed şi masa lor maximă posibilă (ms), în condiţiile date (la aceeaşi temperatură şi aceeaşi presiune totală). Deci:  =

p mv , sau ţinând seama de presiune:  = v ps ms

Conţinutul de căldură sau entalpia unui kilogram de aer umed (iau) este dată prin participarea în amestec a cantităţii de căldură a aerului uscat şi a vaporilor de apă: iau (1 + x) = 1 ia + x  iv ,

[J/kg aer umed]

Diagrama i - x pentru aer Toţi parametrii care definesc starea aerului în diferite condiţii de temperatură se găsesc în diagrama i - x. Diagrama i - x (fig. 11.2) este construită în coordonatele: i - entalpia, în ordonată (la 135° faţă de orizontală); x - conţinut de umiditate, în abscisă. Pe această diagramă se găsesc: -

curbele de entalpie (i = ct.), redate prin linii înclinate;

-

curbele de conţinut de umiditate (x=ct.), redate prin linii verticale echidistante;

-

curbele de umiditate relativă (φ=ct.), redate prin linii ce pornesc dintr-un punct şi se depărtează pe măsură ce aerul este mai bogat în vapori de apă;

-

curbele izoterme (T= ct.), redate prin linii uşor înclinate faţă de orizontală;

-

curba presiunii parţiale a vaporilor de apă (pv);

-

curbele ε = ct. (ale raportului i\x= ct.) necesare proceselor de climatizare a aerului. Diagrama este împărţită în trei zone astfel:

 zona I pentru aer umed, cuprinsă între umiditatea relativă φ=100% şi temperatura T=373 K (100°C);  zona a Il-a pentru aer supraîncălzit;

404

Fig. 11.2. Diagrama i - x pentru aer

 zona a IlI-a pentru aer suprasaturat în vapori de apă (vaporii aflaţi în exces, la o 405

anumită temperatură, se pot condensa). Parametrii care definesc o anumită stare (I) a aerului se pot citi pe diagrama i - x astfel: -

i1 - entalpia, în kcal/kg sau J|kg;

-

x1 - umiditatea absolută sau conţinutul de umiditate, în kg/kg aer;

-

φ1 - umiditatea relativă, în %;

-

T1 - temperatura, în °C (sau K);

-

p1 - presiunea de vapori, în torri.

Deosebit de importante pentru domeniu! realizării unor condiţii de temperatură şi umiditate relativă constante (frig artificial sau climatizare) sunt şi alţi parametri care trebuie cunoscuţi, de exemplu: ▪ temperatura sau punctul de rouă Tr este temperatura la care aerul cu parametrii daţi (i0 şi φ0) devine saturat în urma răcirii, păstrând conţinutul de umiditate constant; temperatura de rouă se găseşte pe diagrama i-x la intersecţia curbelor x0=const. cu curba φ0=100%, (punctul R); ▪ temperatura termometrului umed Tu este temperatura la care aerul cu parametrii daţi (T0; φ0) devine saturat în urma răcirii la entalpie constantă. Pe diagrama i-x, temperatura termometrului umed se găseşte la intersecţia curbelor i0 = ct, cu curba φ = 100% (punctul U).

11.2. UTILAJE ŞI INSTALAŢII DE USCARE Indiferent de tipul de uscător ales, acesta trebuie să realizeze uscarea produsului, până când se stabileşte umiditatea de echilibru. Pentru multe produse, uscarea necesită timp mult şi consum ridicat de energie. Din această cauză, uscarea se aplică produselor solide cu un procent relativ mic de apă sau produselor fluide care în prealabil au fost supuse unei operaţii de concentrare în substanţă uscată. Tipul de uscător se alege atât în funcţie de metoda de uscare (prin conducţie, convecţie sau radiaţie), cât şi de natura produsului. Principalele uscătoare utilizate în subramurile industriei alimentare sunt prezentate în continuare.

406

Uscătorul cu valţuri este folosit pentru uscarea produselor fluide cu vâscozitate mare (sau procent relativ mare în substanţă uscată). Elementul principal al acestui uscător este valţul pe a cărui suprafaţă este alimentat produsul prin diverse sisteme (fig. 11.3.). Valţurile 1 şi 1' sunt montate pe arbori din ţeavă de oţel. Prin axul 2 trece conducta de alimentare a aburului, iar prin axul 3 trece conducta de sifonare a condensului. Produsul fluid este adus printr-un dozator etanş, în cuva 4, ce se află în camera sub vid (fig. 11.3.a). Prin rotirea valţurilor în sens de întâmpinare, produsul este antrenat pe cele două suprafeţe de uscare fiind supuse schimbului de căldură.

Fig. 11.3. Uscătorul cu valţuri

Datorită presiunii mici din camera de uscare, durata menţinerii produsului pe suprafaţa caldă este foarte mică, astfel încât, evaporarea apei se realizează cu viteze mari. Pelicula de produs uscat ce a aderat la suprafaţa valţului este răzuită cu cuţitele aşezate tangent la valţ. Produsul pulbere (sau granule, foiţe etc.) cade în cuva 5 unde temperatura este mai redusă. Aici, paletele 6 antrenate de axul 7, deplasează produsul (răcindu-l totodată) spre silozurile de evacuare 8. Silozurile sunt folosite alternând, astfel încât să permită evacuarea produsului, fără a permite aerului să intre în uscător, fapt ce ar mări presiunea din camera uscătorului. Evacuarea produsului se poate face şi cu ajutorul unui cărucior transportabil 9 (fig. 11.3.c). Uscătorul cu tăvi. Pentru uscarea fructelor şi legumelor se utilizează un uscător care funcţionează cu aer cald, în două zone de uscare. Uscătorul (fig. 11.4.) este construit sub forma unei încăperi 1 în care se aşează tăvile 2 pe ghidajele 3. Tăvile se introduc la început toate deodată. După un interval de timp, egal cu 407

timpul de uscare, cu ajutorul dispozitivului 4 se scoate tava de jos, aceasta având produsul uscat. După scoaterea acestei tăvi, toate tăvile rămase în uscător se coboară cu un pas, rămânând sus un spaţiu gol, în care se introduce o tavă cu produs proaspăt. După aceleaşi intervale de timp se repetă operaţiile de evacuare, coborâre şi alimentare a tăvilor cu produs. Pentru trecerea tăvilor din treapta I în treapta a Il-a, se scot afară şi se introduc din nou sub caloriferul 5, folosit pentru încălzirea treptei I. Pentru încălzirea treptei a Il-a se foloseşte caloriferul 6 în care aerul este transportat cu ajutorul ventilatorului 7. Acesta aspiră aerul încărcat cu umiditate din uscător şi-l recirculă sau îl evacuează în afara uscătorului.

Fig. 11.4. Uscătorul cu tăvi

Fig. 11.4.1 Uscătorul cu tăvi pentru fructe şi legume

408

Uscătorul cu benzi suprapuse este utilizat pentru uscarea pastelor făinoase. Uscătorul (fig. 11.5.) este format din mai multe benzi perforate 1 în mişcare uşor vibratorie, aşezate suprapus într-o carcasă metalică 2.

Fig. 11.5. Uscătorul cu benzi suprapuse

Fig. 11.5.1 Uscătorul cu benzi suprapuse – imagine de ansamblu

La montare se va avea grijă să se decaleze capetele benzilor, astfel încât, produsul de pe benzile superioare să cadă peste cele inferioare. Sub fiecare bandă se află ventilatoarele 3 acţionate individual de la electromotoarele 4. Acţionarea benzilor se realizează prin reductor de la un electromotor, la unul din valţurile pe care se înfăşoară banda.

409

Alimentarea cu produs se face cu transportorul înclinat 5 şi cu cel orizontal 6, pe banda superioară. De aici, produsul parţial uscat cade din bandă în bandă, fiind uşor vibrat, până când ajunge în stare uscată pe transportorul 7, care-l evacuează spre maşina de ambalare. În timp ce produsul circulă pe bandă, în sens invers se aduce aer, care fiind suflat de sub bandă peste produs, realizează dozarea. Dozarea aerului, la temperatura dorită se realizează cu dispozitive automate, care asigură proporţia de aer recirculat, în amestec. Uscătorul din figura 11.6 se foloseşte pentru uscarea fructelor şi legumelor. Acest uscător realizează numai deplasarea produsului cu cele patru benzi 1 dinspre zona de alimentare unde produsul este adus cu transportorul 9 spre zona de evacuare, unde un alt transportor 11 îl evacuează din uscător. Aerul vehiculat prin canalele 8 cu ajutorul ventilatorului este încălzit în radiatoarele 4 aflate sub fiecare bandă, apoi străbate stratul de produs, uscându-l. Pentru ca uscarea să se realizeze uniform se schimbă poziţia bucăţilor de produs pe bandă cu ajutorul încărcătoarelor 8 şi 10. Tot ansamblul de benzi este închis în carcasa 2 prevăzută cu coşul de evacuare 3 ce evacuează în atmosferă aerul încărcat cu umiditate. Agentul termic - aburul este alimentat sub benzile superioare prin racordurile 5 şi 6, apoi după cedarea căldurii, este evacuat prin oalele de condens 7. Capetele benzilor sunt mereu supuse întinderii, pentru a se evita formarea săgeţii.

Fig. 11.6. Uscătorul cu benzi suprapuse - varianta II

410

Uscătorul cu celule verticale este folosit pentru uscarea malţului necesar fabricării berii. Uscătorul (fig. 11.7) este construit sub forma unei încăperi 1 de înălţime mare, amplasată pe cinci nivele: la nivelul inferior I se află focarul 2 şi sistemul de încălzire 3, la nivelele II, III, IV se află uscătorul propriu-zis format din celulele 4, despărţite între ele prin pereţii 5, din tablă perforată, cu ochiuri alungite. Fiecare celulă are câte două deschideri la partea superioară, una comunică cu spaţiul de aer rece, cealaltă comunică cu spaţiul de aer cald alimentat în canalul vertical care face legătura pe toate nivelele cu camera de încălzire. Aceste deschideri, prevăzute cu clapele de reglare, servesc pentru dozarea amestecului de aer recirculat şi rece necesar uscării. Celulele 4 pentru produs sunt despărţite între ele prin celule de aer, compartimentate pe nivele cu ajutorul unor clapete 6, ce se folosesc pentru dirijarea aerului spre celulele cu produs, astfel ca de fiecare dată să se traverseze stratul de produs din două sensuri. Produsul granular se alimentează la nivelul de deasupra celulelor, lăsând să se umple total. După aproape Fig. 11.7. Uscătorul cu celule

12 h se deschid şibărele 7, lăsând să cadă malţul de la

verticale

nivelul I, în şnecurile 8. Când se observă că a coborât

malţul de pe nivelul I, se închid şibărele; în acest timp, se aduce o nouă cantitate ele malţ, de la nivelul V în celulele de pe nivelul IV. Se repetă operaţiile de mutare a malţului de pe nivel până când se observă că s-a ajuns la procentul de umiditate stabilit anterior. Uscătorul cu discuri rotative este folosit foarte mult la uscarea zahărului. Uscătorul (fig. 11.8) este compus dintr-o carcasă 1 cilindrică, terminată tronconic, în interiorul căreia se montează pe axul 2 mai multe discuri 3. Axul se sprijină în două lagăre de capăt şi în lagăre intermediare. În intervalul dintre discuri se află şicanele 4, sub formă de trunchi de con, deschise la ambele, capete. Carcasa este prevăzută cu racordurile 5 pentru alimentarea aerului proaspăt; 6 pentru evacuarea aerului încărcat cu umiditate; 7 pentru alimentarea zahărului umed; 8 pentru evacuarea zahărului uscat.

411

Fig. 11.8. Uscătorul cu discuri rotative

Evacuarea zahărului uscat este realizată automat prin dispozitivul 9, care acţionează asupra capacului. Mecanismul 10 de transmitere a mişcării se află împreună cu electromotorul 11 pe profilele metalice 12, montate pe capacul uscătorului. Uscătorul rotativ realizează uscarea continuă a produselor solide, de dimensiuni mici (seminţe de floarea-soarelui, cristale de zahăr etc.).

Fig. 11.9. Uscătorul rotativ

Uscătorul (fig. 11.9.a) este construit, dintr-un tambur cilindric 1 din tablă de oţel, închis la capete şi sprijinit prin intermediul bandajelor 2 pe rolele 3. Tamburul se montează cu

412

o înclinaţie mică şi este acţionat in mişcarea de rotaţie, prin intermediul coroanei dinţate 4 şi a pinionului 5 de către electromotorul 6. În extremităţi, se fixează într-un orificiu în unul din capace, conducta de alimentare 7, ce primeşte produsul din pâlnia 8, iar în celălalt capac, racordul 9, ce evacuează produsul uscat pe banda transportoare 10. Pentru a realiza deplasarea produsului spre capătul de evacuare şi pentru a împrăştia produsul în curentul de gaze calde şi aer, pe partea interioară a tamburului se fixează nervurile elicoidale 11 sau nervuri longitudinale (fig. 11.10).

Fig. 11.10. Nervuri longitudinale pentru ridicarea cristalelor de zahăr

Uscarea se realizează cu gaze calde din camera de ardere 12 sau cu amestec de gaze calde şi aer, circulaţia fiind asigurată de ventilatorul 13. Gazele încărcate cu umiditatea din uscător sunt aspirate de ventilatorul 14, care le refulează în atmosferă. Uscătorul rotativ folosit pentru uscarea zahărului realizează în capătul de evacuare sortarea cristalelor în mai multe categorii (după mărimea acestora). În acest scop, capătul de evacuare, este prevăzut, pe o porţiune a peretelui (fig. 11.9.b) cu sitele 15, aşezate astfel încât să poată realiza cernerea produsului. Cristalele cu dimensiuni diferite se colectează în jgheaburile 16. Productivitatea acestor uscătoare se poate stabili în funcţie de diametrul şi lungimea uscătorului, precum şi de turaţia tamburului. Uscătorul turn pentru cereale Sunt de tip convectiv, fiind utilizate pentru eliminarea unei parți din apa conținută de cereale. Pentru conservare, cerealele trebuie a aibă umiditatea de 14-15%. Uscătorul turn pentru cereale este format din mai multe tronsoane care sunt grupate în mai multe zone: de alimentare, de uscare, de răcire si de evacuare a cerealelor uscate. 413

Fiecare tronson este prevăzut cu jgheaburi (șicane) triunghiulare pentru alimentarea cu agent de uscare şi jgheaburi triunghiulare pentru colectarea şi evacuarea agentului de uscare uzat, încărcat cu umiditate (fig. 11.11). În interiorul tronsoanelor, cerealele se deplasează de sus în jos, printre jgheaburile prin care circula agentul de uscare si cele pentru colectarea agentului uzat. Ca urmare a contactului dintre cereale şi agentul de uscare (prin convecţie) are loc transferul da căldură şi masă: aerul cald cedează căldură către cereale, iar acestea cedează umiditate sub formă de vapori.

Fig. 11.11. Traseul agentului de uscare prin uscător (Ţenu, 2014) În fig. 11.12 se prezintă schema functională a unui uscător de tip turn, cu secțiune dreptunghiulara a coloanei de uscare şi cu încălzirea agentului de uscare prin amestec cu gazele de combustie rezultate de la un arzător alimentat cu propan sau gaze naturale, precum şi cu recircularea aerului folosit la răcirea cerealelor uscate. Uscătorul de tip turn, cu secțiune dreptunghiulara a coloanei de uscare se compune din următoarele subansamble (Ţenu, 2014): • turnul de uscare format din mai multe tronsoane, care sunt grupate la rândul lor in zone tehnologice: de alimentare(l), de uscare (2), de răcire (15) şi de evacuare a cerealelor uscate (23). Între zonele menționate exista şi zone intermediare de liniștire. Fiecare tronson este format dintr-o carcasa de secțiune dreptunghiulara, care este prevăzută la interior cu jgheaburi pentru alimentarea cu agent de uscare şi jgheaburi pentru colectarea şi evacuarea agentului de uscare uzat (fig. 11.12). În interiorul tronsoanelor cerealele se deplasează de sus în jos, printre jgheaburile de alimentare cu agent de uscare şi cele de colectare şi evacuare a aerului încărcat cu umiditate; • grupul pentru prepararea agentului de uscare (aer cald) este format din: fereastra cu jaluzele (10) pentru admisia aerului proaspăt din atmosfera, arzător pentru combustia 414

gazelor naturale sau propan (9), camera (4) de amestec a gazelor de ardere cu aerul proaspăt şi cu aerul folosit pentru răcirea cerealelor, deflectorul (3) şi canalele ce asigura legătura între grupul de pregătire aer cald şi turnul de uscare. Pentru aspirarea aerului proaspăt din atmosfera, pregătirea agentului de uscare şi vehicularea acestuia prin stratul de cereale existent în coloana de uscare se folosește un ventilator axial (18) amplasat în camera de colectare a agentului de uscare uzat; • instalația pentru răcirea produsului uscat include un ventilator axial (13), fereastra cu jaluzele reglabile (10) şi canal cu clapeta reglabila (11) pentru aspiraţia aerului rece şi canale cu clapeta reglabila (12) pentru colectarea aerului folosit la răcirea cerealelor uscate şi dirijarea acestuia către camera de amestec (4) pentru a participa la prepararea agentului de uscare. Fig. 11.12. Uscător turn pentru cereale (Ţenu, 2014): I - zona de preîncălzire; II -zona de uscare; III — zona de răcire; IV zona de liniștire: 1 - buncărtampon; 2 - tronsoane pentru uscarea cerealelor; 3 - deflector; 4 - camera pentru alimentarea cu agent de uscare (aer cald); 5, 11, 12 şi 16 - clapete reglabile; 6 - agent de uscare; 7 - camera pentru colectarea agentului de uscare uzat; 8 - camera pentru alimentarea cu aer proaspăt pentru răcirea cerealelor uscate; 9 - arzător; 10 - fereastra cu jaluzele pentru alimentarea cu aer proaspăt; 13 - ventilator pentru vehicularea aerului folosit la răcirea cerealelor; 14 - camera pentru colectarea aerului folosit la răcirea cerealelor; 15 - tronsoane pentru răcirea cerealelor; 17 - camera pentru colectarea agentului de uscare uzat; 18 - ventilator pentru vehicularea agentului de uscare; 19 - dispozitiv de liniștire; 20 - coș pentru evacuarea agentului de uscare uzat; 21 - deflector; 22 - racord pentru alimentarea cu cereale; 23 - racord pentru evacuarea cerealelor uscate.

415

Coloana de uscare propriu-zisa, formata din mai multe tronsoane, cuprinde următoarele zone tehnologice: preîncălzirea cerealelor (I); uscarea propriu-zisa a cerealelor (II); răcirea cerealelor (III) si compartimentul de liniștire a cerealelor (IV). La unele uscătoare zona de liniștire este amplasata după zona de uscare (Ţenu, 2014). Uscătorul-turn prin pulverizare realizează uscarea produsului prin pulverizarea fină a acestuia într-un curent de aer foarte cald. Dimensiunile mici ale particulelor de produs permit evaporarea instantanee a apei, fapt care nu produce creşterea exagerată a temperaturii produsului. Uscarea se realizează în turnul de uscare 1, restul aparatelor din instalaţie (fig. 11.13) se folosesc pentru realizarea transportului de aer cald şi pentru recuperarea produsului.

Fig. 11.13. Uscătorul turn prin pulverizare

Produsul este alimentat în turnul de uscare 1, prin conducta 2 care aduce lichidul în sistemul de pulverizare 3 ce poate fi mecanic sau pneumatic. Foarte mult se utilizează pulverizarea cu ajutorul rotoarelor cu mişcare de rotaţie. Prin turaţia mare pe care o au, acestea asigură dispersarea fină a fluidelor în masa agentului termic. Produsul uscat este colectat la baza turnului, de unde un agitator mecanic 4 îl desprinde de pe capacul inferior al turnului şi-l descarcă în conducta 5 ce leagă turnul de ciclonul 6. Produsul se colectează la baza ciclonului, de unde ecluza 7 îl descarcă într-un transportor 8, iar aerul este aspirat cu ventilatorul 9 şi evacuat. în atmosferă. Aerul cald este alimentat în uscător prin sistemul de încălzire 10, care poate funcţiona cu abur sau cu rezistenţe electrice (fig. 11.14.a). Acolo unde se impune realizarea de economie în consumul de energie electrică sau abur, aerul poate fi încălzit cu gazele de ardere

416

produse prin arderea unui combustibil (fig. 11.14.b) sau se pot folosi direct gazele de ardere cu sau fără amestec de aer (fig. 11.14.c).

Fig. 11.14. Schema de încălzire a agentului termic

Circulaţia agentului de uscare şi a produsului în uscător se realizează în echicurent (fig. 11.15. a), contracurent (fig.11.15. b) sau mixt (fig. 11.15. c).

Fig. 11.15. Schema de circulaţie a agentului de încălzire

Uscătoarele pot fi de construcţii diferite, atât ca formă şi sistem de evacuare a produsului uscat din turn, cât şi ca mod de recuperare finală a produsului uscat. Turnul de uscare poate avea capacul inferior puţin înclinat, astfel încât produsul să alunece prin împingere cu radele spre gura de evacuare ce este aşezată central. Turnul poate fi conic sau dublu tronconic prezentând la partea inferioară, un jgheab colector prin care se deplasează braţul de răzuire. Recuperarea produsului sub formă de pulbere se realizează cu ajutorul unui ciclon (fig. 11.16.a), sau al unei baterii de cicloane (fig. 11.16. b), când în amestec se află particule foarte fine. Dacă amestecul recuperat este fin dispersat în agentul de transport, atunci cele mai fine

417

particule solide se recuperează într-o instalaţie compusă din cicloane si o coloană de spălare (fig. 11.16.c). Particulele de dimensiuni mari şi medii se colectează în ultimul ciclon, de unde sunt evacuate cu ajutorul ecluzei, după ce au fost bine omogenizate cu amestecătorul cu palete elicoidale. Se pot folosi, pentru separarea particulelor solide din aer, instalaţii cu două sau mai multe filtre cu saci (fig. 11.16.d).

Fig. 11.16. Recuperarea produsului în turnul de uscare

Produsele separate din aerul cald utilizat la uscare se pot aglomera. Pentru a se evita fenomenul de aglomerare, se foloseşte procedeul de răcire în curent de aer rece cu umiditatea corectată, alimentat fie în timpul transportului (fig. 11.17.a), fie direct în turnul de uscare (fig. 11.17.b), printr-o conductă 2 montată pe peretele conic şi vertical, cu orificii îndreptate spre toată încăperea uscătorului 1. Aerul este suflat în turn cu un ventilator 3, după ce în prealabil a fost circulat peste o baterie de răcire 4.

Fig. 11.17. Răcirea produsului în turnul de uscare

418

Uscătorul cu strat fluidizat realizează, fie o postuscare când produsul rezultat de la uscătorul-turn este insuficient uscat, realizând în acest caz si răcirea; fie realizează uscarea ca operaţie de sine stătătoare. În acest caz, se poate folosi uscarea în strat fluidizat pentru produse granulare, cu conţinut mic de apă. Uscarea în strat fluidizat se utilizează, de asemenea, în cazul obţinerii pulberilor „instant“. Uscătorul realizează uscarea într-un curent de aer cald ce străbate produsul granular sau pulberea aşezate sub forma unui strat (pat) pe un grătar cu orificii mici, pus în mişcare de vibrare. Produsul granular ce intră prin partea superioară ajunge în camera de uscare pe un grătar aflat în mişcare de oscilaţie (4), ce este acţionat de un mecanism cu excentric (8,9,10). Aerul cald, generat de un schimbător de căldură şi ventilator (1,2) intră pe sub grătar şi străbate stratul de material, asigurând uscarea seminţelor (fig. 11.18). Pe măsură ce produsul se usucă devine mai uşor, astfel că unele particule vor fi antrenate de aer şi scoase prin racordul de evacuare aer, pe când particulele mai grele vor fi deplasate pe grătarul vibrator şi evacuate prin racordul evacuare material. Particulele fine scoase cu aerul sunt recuperate în aparate de separare tip cicloane.

Fig. 11.18. Uscător în pat fluidizat 1 - schimbător de căldură pentru aer; 2 - ventilator; 3 - cameră; 4 - grătar; 5 - fund dublu; 6 - bare directoare; 7 - prag; 8 - ax; 9 - excentric; 10 - bielă; 11 - arcuri amortizoare; 12 - motor electric.

Uscătorul cu raze infraroşii se foloseşte pentru uscarea produselor vegetale ca spanac, ceapă sau morcovi, fructe etc., tăiate în fetii subţiri. Uscătorul (fig. 11.19) este de fapt o bandă transportoare 1, deasupra căreia se află sistemul de iradiere, compus din radianţii 2, ce pot fi becuri electrice cu filament de Wolfram, radianţi metalici sau ceramici. Se pot utiliza de asemenea tuburi metalice prin care circulă abur sau

419

gaze care încălzesc peretele metalic, iar acesta, la rândul său, transmite căldura, prin radiaţie, produsului de pe bandă.

Fig. 11.19. Uscător cu raze inflaroşii

11.3. CALCULUL UTILAJELOR DE USCARE 11.3.1. Bazele de calcul ale uscătorului rotativ Viteza limită a uscătorului rotativ, denumit convenţional uscător eu tobe se determină astfel : vlim = g  R

unde : - R este raza tobei, în m. Turaţia tobei, corespunzătoare acestei viteze, este: nlim =

42,3 D

unde : - D este diametrul tobei, în m. Tobele acestor uscătoare sînt acţionate, de regulă, prin angrenaje obişnuite sau cu melc, care transmit cuplul de rotaţie la roata dinţată exterioară, fixată direct pe tobă. Pentru învârtirea tobei, pe dinţii coroanei dinţate exterioare trebuie aplicată o forţă care trebuie să învingă toate forţele de rezistenţă la învârtirea tobei. Puterea necesară pentru învingerea forţei de frecare la rostogolire este egală cu:

420

N1 =

  Db  P1    n Dr 2250

,

[CP]

unde: - Db este diametrul bandajului, m; - n este turaţia tobei, rot/min; - μ este coeficientul de frecare la rostogolire; - Dr este diametrul rolei, m; - P1 este reacţia rolei la reazem, daN şi se determină cu relaţia:

P1 =

G , i  cos 

[daN]

unde: - G este greutatea tobei încărcate, daN; - i este numărul rolelor de reazem; -  este unghiul dintre direcţia forţei P1 şi verticală, grade. Puterea necesară pentru învingerea frecării de alunecare este:

N 2=

  D f  Db  P1  f  n  i Dr  4500

,

[CP]

unde: - Df este diametrul fusurilor rolelor de reazem, în m; - f este coeficientul de frecare la alunecare; Puterea necesară pentru ridicarea produsului care intră continuu în tobă, cu un debit de Q1 [kg/s], până la unghiul taluzului natural φ, se calculează cu următoarea formulă:

N3 =

Q1  h Q1  R0 (1 − cos  )   , = 75  t 75 

[CP]

unde: - h=R0-R0cosφ şi reprezintă înălţimea de ridicare a produsului în m; - R0 este raza centrului de greutate al masei de produs, m; - ψ este unghiul taluzului natural al produsului, în radiani; - t=φ/ω este timpul de ridicare a produsului până la înălţimea h, în s; - ω este viteza unghiulară de rotaţie a tobei, rad/s. 421

Puterea necesară pentru amestecarea produsului în tobă se determină cu relaţia:

N4 =

Q2  R0    sin  , 75

[CP]

unde: - Q2 este greutatea produsului în tobă, daN; Puterea necesară pentru amestecarea produsului creşte proporţional cu viteza unghiulară de rotaţie a tobei. De aceea, viteza de rotaţie a tobelor trebuie să fie întotdeauna cît mai mică posibil pentru procesul tehnologic respectiv. Puterea totală necesară pentru funcţionarea uscătorului rotativ este egală cu:

N=

N1 + N 2 + N 3 + N 4



,

[CP]

unde: - η este randamentul transmisiei; Puterea găsită prin calcul trebuie majorată cu 15 - 20% pentru compensarea eventualelor rezistenţe posibile care apar, de exemplu, din cauza strâmbării rolelor, din cauza curbării, axului tobei etc. 11.3.2. Calculul utilajelor şi instalaţiilor de uscare La calculul instalaţiilor de uscare se urmăreşte să se stabilească : - dimensiunile uscătorului astfel încât să se poată asigura uscarea produsului; - dimensiunile caloriferului care trebuie să asigure încălzirea la temperatura de intrare în uscător; - dimensionarea sau alegerea ventilatorului care să asigure transportul prin uscător. 11.3.2.1. Stabilirea dimensiunilor uscătoarelor La aflarea dimensiunilor uscătorului se va ţine seama de : -

cantitatea de produs umed ce circulă prin uscător ;

-

încărcarea uscătorului, respectiv grosimea stratului de produs pe suprafaţa de uscare;

-

timpul cît produsul stă în uscător.

422

USCĂTORUL CU TĂVI La acest uscător se urmăreşte mai întâi să se stabilească suprafaţa unei tăvi, din relaţia : G=

F  h  v  z

 usc

,

[kg/h]

unde : - F = axb este suprafaţa unei tăvi în m2; - h este înălţimea stratului de produs, m; - ρv este densitatea în vrac a produsului, în kg/m3; - usc este durata uscării, în h. Se aleg apoi dimensiunile tăvii, din relaţia : F = axb,

[m2]

în care : a, b sunt dimensiunile tăvii. USCĂTORUL CU BENZI SUPRAPUSE Pentru dimensionare se utilizează relaţia pentru productivitate : Gi = 60  l    v  o ,

[kg/h]

în care : - Gi este cantitatea de produs adus de uscător în timp de 1 oră, în kg/h; - l este lăţimea benzii, în m; -  este grosimea stratului de material pe bandă, în m; - v este viteza de deplasare a benzii, în m/min; - ρ0 este densitatea în vrac a materialului supus uscării, în kg/m3. Pentru stabilirea lungimii benzii se va folosi relaţia : n  Lb = v  usc , [m]

în care : - n este numărul de benzi din uscător; - Lb este lungimea unei benzi transportoare, în m; - usc este durata cât produsul stă în uscător (pe cele n benzi ale uscătorului), în min. La stabilirea înălţimii stratului de produs de pe bandă, se va considera o valoare medie. 423

USCĂTORUL ROTATIV Dimensionarea acestui uscător se face în funcţie de capacitatea specifică de evaporare a (adică cantitatea de apă eliminată în unitatea de timp şi de volum). Volumul uscătorului, ţinând seama de capacitatea de evaporare este : V =

W , a

[m3]

în care : - V este volumul uscătorului, în m3; - W este cantitatea de apă eliminată din uscător, în kg/h; - a este capacitatea specifică de evaporare, în kg/hxm3. Diametrul tamburului se stabileşte folosind relaţia : D=

4 L ,   3600   a  v

[m]

în care : - D este diametrul tamburului, în m; - L este cantitatea de aer folosită la uscare, în kg/h; - ρa este masa specifică a aerului, în kg/m3 ; - v este viteza de circulaţie a aerului în uscător, în m/s (v= 0,5 - 1 m/s). Lungimea uscătorului (Lusc) se calculează din relaţia volumului cilindrului : V=

  D2 4

 Lusc ,

[m3]

USCĂTORUL CU CELULE VERTICALE Se vor determina dimensiunile unei celule, ţinând seama de relaţia pentru productivitate : Gi = nc 

S c  hc   v

 usc

,

[kg/h]

în care : - Gi este cantitatea de produs supus uscării, în kg/h; - nc este număr de celule; - Sc este suprafaţa în plan orizontal a celulei, în m2; - hc este înălţimea unei celule (pe un nivel), în m; - ρv este densitatea în vrac a materialului de uscat, în kg/m3;

424

- usc este durata de uscare (pentru produsul aflat pe un singur nivel), în ore. USCĂTORUL TURN Se poate face dimensionarea turnului, ţinând seama de cantitatea de aer necesar uscării, astfel : Vt =

L

a

 a ,

[m3]

în care : - Vt este volumul turnului, în m3 ; - L este cantitatea de aer necesar uscării, în kg/h ; - a este durata cât aerul acţionează asupra produsului, în ore; - ρa este densitatea aerului (la temperatura de uscare din turn) în kg/m3. La stabilirea dimensiunilor turnului se va ţine seama că turnul este cilindric (sau cilindric terminat cu trunchi de con), utilizând relaţiile cunoscute pentru calculul volumelor. ALEGEREA VENTILATORULUI La alegerea ventilatorului se va calcula puterea ventilatorului cu relaţia: N=

LH g



,

[W]

în care: - N este puterea ventilatorului, în W; - L este debitul gravimetric de aer transportat, în kg/s; - H este presiunea necesară transportului prin conducte şi pentru învingerea rezistenţelor, în m; - η este randamentul ventilatorului (în medie 0,70).

425

11.4. EXPLOATAREA, ÎNTREŢINEREA Şl REPARAREA USCĂTOARELOR 11.4.1. Întreţinerea uscătoarelor Lucrările de întreţinere se execută zilnic verificându-se: ▪ mecanismele de acţionare; ▪ sistemele de ungere; ▪ gradul de uzură a lagărelor; ▪ etanşeitatea reţelelor de transport a gazelor, aerului şi aburului la corpurile de încălzire; ▪ încărcarea electromotoarelor de acţionare etc. Prin lucrările de întreţinere se execută următoarele operaţii: ▪ ungerea lagărelor; ▪ înlocuirea garniturilor de etanşare uzate; ▪ strângerea şuruburilor de la capace, flanşe şi suporturi de ancorare pe fundaţii; ▪ curăţirea de praf a filtrelor de aer şi a suprafeţelor de încălzire a radiatoarelor. Lucrările specifice acestor uscătoare sunt prezentate în continuare. La uscătoarele cu valţuri, lucrările de întreţinere sunt:  ungerea cu unsoare consistentă o dată pe lună, a lagărelor cu rulmenţi, a axului pe care este montat valţul;  verificarea transmisiilor cu curea şi întinderea lor;  verificarea prinderii pe fundaţie şi strângerea şuruburilor;  verificarea funcţionării agitatorului din cuvă;  verificarea etanşeităţii cinelor;  verificarea funcţionării şnecului de evacuare a produsului uscat;  reglarea poziţiei cuţitului de curăţire a valţului. La uscătoarele cu tăvi, lucrările de întreţinere sunt:  verificarea funcţionării corecte a ventilatorului;  repararea tăvilor pentru produse;  curăţirea suprafeţei de încălzire a radiatoarelor;  controlul dispozitivelor de deplasare a tăvilor în uscător şi a sistemului său de acţionare. La uscatoarele cu benzi suprapuse, lucrările de întreţinere sunt:

426

 verificarea ungerii lagărelor şi reductoarelor;  înlocuirea, o dată pe lună, a uleiului din sistemele de ungere;  întinderea periodică a benzilor uscătoarelor;  controlul lagărelor de susţinere a tamburilor (nu trebuie să se încălzească la o temperatură mai mare de 40°C);  verificarea ventilatoarelor şi a electromotoarelor;  verificarea funcţionării corecte a benzilor de alimentare cu material a uscătorului şi a celei de evacuare;  controlul oalelor de condens de la bateriile de încălzire;  curăţirea periodică de praf a suprafeţei radiatoarelor. La uscătoarele cu celule verticale, lucrările de întreţinere sunt:  verificarea gradului de uzură a pereţilor perforaţi ce delimitează celulele de uscare;  controlul clapetelor de admisie a aerului cald şi a şibărelor pentru admisia aerului rece şi înlocuirea celor uzate;  verificarea sistemelor de acţionare a clapetelor de reglare şi a şibărelor;  asigurarea ungerii corespunzătoare a sistemelor de acţionare;  curăţirea periodică a suprafeţei sistemelor de încălzire. La uscătoarele cu discuri rotative, lucrările de întreţinere sunt:  verificarea centrării discurilor pe arborele vertical de antrenare;  ungerea lagărelor intermediare şi a angrenajului conic cu unsoare consistentă, o dată pe lună;  verificarea garniturilor de etanşare a lagărelor;  controlul periodic al gradului de încălzire a lagărelor;  verificarea stării de uzură a angrenajului conic. La uscătoarele rotative, lucrările de întreţinere sunt:  verificarea coroanei dinţate şi a pinioanelor de angrenare;  controlul rolelor şi bandajelor;  controlul cuzineţilor lagărelor de pe axul rolelor;  ungerea lagărelor, angrenajelor şi bandajelor;  verificarea gradului de uzură a izolaţiei termice;  strângerea periodică a buloanelor de ancorare în fundaţie;  controlul funcţionării ventilatoarelor şi curăţirea lor periodică;  asigurarea funcţionării normale a benzilor de încărcare a pâlniei de alimentare şi a transportorului de produs uscat; 427

 controlul camerei de ardere şi producere a gazelor. La uscătoarele turn prin pulverizare, lucrările de întreţinere sunt:  verificarea permanentă a mecanismelor de acţionare a discului de pulverizare sau a duzelor;  verificarea mecanismului de acţionare a sistemului de evacuare a produsului pulverulent uscat;  controlul filtrelor şi al cicloanelor de separare a produsului uscat din curentul de aer;  asigurarea funcţionării normale a pompei de alimentare;  verificarea izolaţiei termice a uscătorului;  controlul etanşeităţii instalaţiei şi înlocuirea garniturilor defecte;  asigurarea ungerii sistemului de acţionare şi a lagărelor. Rulmenţii arborelui de acţionare a discului de pulverizare se ung de trei ori pe lună cu ulei de compresor, iar restul, cu unsoare consistentă, o dată pe lună. La uscătoarele în strat fluidizat, lucrările de întreţinere sunt:  verificarea permanentă a sistemului de acţionare a grătarului vibrator;  curăţirea şi desfundarea periodică a grătarului vibrator;  ungerea sistemului de acţionare a grătarului vibrator;  verificarea periodică şi strângerea şuruburilor de fixare pe fundaţie;  verificarea sistemului de suspensie a grătarului vibrator;  controlul, separatoarelor de aer şi de produs uscat antrenat;  asigurarea funcţionării normale, a ventilatorului. La uscătoarele cu radiaţii infraroşii, lucrările de întreţinere sunt:  verificarea sistemului de acţionare a benzii de transport a uscătorului şi asigurarea ungerii reductorului şi a lagărelor;  controlul sistemului de iradiere şi înlocuirea radiaţiilor sau becurilor de iradiere uzate;  controlul dispozitivelor de alimentare şi de evacuare a materialelor. 11.4.2. Repararea uscătoarelor Ciclul de reparaţii ale uscătoarelor variază ca intervale de timp în limite foarte largi în funcţie de tipul uscătorului, de regimul de lucru, intensitatea utilizării lui etc. De exemplu, la uscătoarele de borhot de sfeclă din fabricile de zahăr, reparaţiile curente, atât cele de gradul I, cât şi cele de gradul al II-lea, se fac anual ca reviziile generale,

428

deoarece nu lucrează decât 3...4 luni în perioada de campanie, iar reparaţiile capitale se fac o dată la 7...8 ani. În cazul uscătoarelor cu bandă din fabricile de paste făinoase, unde acestea funcţionează continuu se fac anual 3...4 reparaţii curente de gradul 1 şi o reparaţie curentă de gradul al II-lea, iar reparaţiile capitale se execută la 4 sau 5 ani o dată. În tabelele 11.1, 11.2 şi 11.3 sunt prezentate sintetic conţinutul lucrărilor de reparaţii curente de gradul 1 (RCl) şi gradul 2 (RC 2) şi al reparaţiilor capitale RK executate la diverse tipuri de uscătoare. Toate lucrările de întreţinere, revizie şi reparaţii ale instalaţiei de automatizare aferente uscătoarelor, se vor executa numai cu personal specializat în lucrări de aparate de măsură, control şi automatizare sau, în lipsa acestuia, prin unităţile specializate. Tabelul 11.1 Tipul Reparaţiei: RC1 Conţinutul lucrărilor de reparaţii

Tipul uscătorului la care se fac lucrările

- Revizia generală a ventilatoarelor - Curăţirea filtrelor de aer - Revizia sistemelor de ungere, gresarea lagărelor şi schimbarea lubrifianţilor - Strângerea şuruburilor coroanei dinţate - Centrarea discurilor - Revizia sistemului de pulverizare - Strângerea şuruburilor de fundaţie - înlocuirea rulmenţilor uzaţi şi repararea cuzineţilor - Verificarea etanşeităţii canalelor de aer - Curăţirea suprafeţei de. încălzire a radiatoarelor de praful depus - Verificarea izolaţiei termice şi repararea defectelor constatate - Verificarea aparatelor de măsură şi control - Întinderea curelelor de transmisie şi reglarea cuţitului de răzuire a produsului - Înlocuirea periilor uzate la sistemul de curăţire a uscătorului - Repararea clapetelor de reglare şi a şibărelor pentru admisia aerului - Întinderea benzilor transportoare şi curăţirea lor

La toate La toate Toate, mai puţin uscătoarele cu tăvi şi cele tip dulap Uscătorul rotativ Uscătorul cu discuri Turnurile de uscare La toate La toate La toate Toate, mai puţin cele care folosesc gaze de ardere Uscătoarele cu tambur şi turnurile de uscare prin pulverizare La toate Uscătoarele cu valţuri

- Curăţirea şi repararea grătarelor fixe şi a celor vibratoare - Curăţirea şi repararea suprafeţelor filtrante şi a separatoarelor de inerţie

429

Turnurile de uscare prin pulverizare La uscătoarele cu celule verticale La transportoarele urcătoarelor cu benzi şi uscătoarelor cu radiaţii infraroşii Uscătorul cu celule verticale cu strat fluidizat Uscătoarele prin pulverizare şi cele in strat fluidizat

Tabelul 11.2. Tipul Reparaţiei: RC2 Conţinutul lucrărilor de reparaţii Tipul uscătorului la care se fac lucrările Toate lucrările cuprinse la RC 1 şi în plus: - Schimbarea sau repararea rolelor de sprijin - Înlocuirea sau recondiţionarea pinionului de antrenare - Înlocuirea curelelor de transmisie - Curăţirea şi repararea oalelor de condens a radiatoarelor - Centrarea arborelui cu discuri - Revizia sistemelor de acţionare şi a reductoarelor - Revizia transmisiilor cu lanţ - Revizia mecanismelor de alimentare cu material şi a celor de evacuare a produselor

La toate uscătoarele Uscătorul rotativ Uscătorul rotativ Uscătorul cu valţuri Toate, mai puţin cele ce folosesc gaze de ardere Uscătorul cu discuri La toate Uscătoarele cu benzi La toate

Tabelul 11.3. Tipul Reparaţiei: RK Conţinutul lucrărilor de reparaţii Tipul uscătorului la care se fac lucrările Toate lucrările cuprinse la RC 1 şi RC 2, la care se adaugă: - Înlocuirea ventilatoarelor - Înlocuirea reductoarelor şi a lagărelor - Înlocuirea rolelor, a bandajelor şi a coroanei dinţate - Înlocuirea radiatoarelor - Revizia generală a canalelor de aer şi înlocuirea tronsoanelor uzate - Înlocuirea unor virole uzate - Înlocuirea benzilor transportoare uzate şi a grătarelor - Înlocuirea mecanismelor şi sistemelor de pulverizare - Refacerea completă a izolaţiei termice - Înlocuirea cuţitelor de răzuire şi a periilor de curăţire - Înlocuirea arborelui cu discuri şi a lagărelor - Reparaţii capitale la sistemele de alimentare cu material şi evacuarea produselor uscate - Reparaţii capitale la camerele de ardere şi producere a gazelor

La toate uscătoarele La toate uscătoarele La toate Uscătoarele cu tambur La toate, mai puţin cele ce folosesc gaze de ardere La toate Uscătoarele cu tambur şi cele cu valţuri Uscătoarele cu benzi şi cele în strat fluidizat Uscătoarele turn prin pulverizare Uscătoarele cu tambur, turnurile de uscare prin pulverizare Uscătoarele cu valţuri şi turnurile de uscare prin pulverizare Uscătorul cu discuri La toate La cele care folosesc gaze de ardere

În tabelul 11.4. sunt date operaţiile care trebuie executate pentru proba uscătoarelor după efectuarea lucrărilor de reparaţii.

430

Tabelul 11.4. Probe după reparaţii Conţinutul probelor după reparaţii - Vopsirea de protecţie şi anticorosivă - După reparare se execută montarea şi probarea uscătoarelor - Probe de etanşeitate la canalele de aer - Probe de etanşeitate la uscător - Probe de mers în gol timp de 2... 4 h - Funcţionarea la 1/2 din sarcină timp de 10...12 h - Funcţionara la întreaga capacitate timp de 24 h

431

Tipul uscătorului la care se fac lucrările La toate La toate La toate Turnuri de pulverizare La toate La care este necesar La toate

12. UTILAJE PENTRU PRESAREA PRODUSELOR ALIMENTARE 12.1. FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ PRESAREA Unele produse agroalimentare conţin însemnate cantităţi de apă în care se găsesc dizolvate, sau în suspensie, foarte multe substanţe. Aceste lichide pot fi scoase din produsele vegetale sub forma unor sucuri (de fructe sau legume) prin operaţia de presare. Astfel, sub influenţa unor forţe cu care un utilaj numit presă acţionează asupra ţesuturilor vegetale, se eliberează sucul intracelular şi o parte din cel intercelular. În industria uleiului, presarea este folosită în scopul obţinerii uleiului din măcinătura de miez de floarea-soarelui. În alte scopuri, presarea poate fi aplicată pentru obţinerea unor bucăţi de o anumită formă pentru unele produse finite (de exemplu, paste făinoase, drojdie comprimată, unt, caşcaval etc.). În operaţia de presare, materia primă (seminţe, struguri, fructe etc.) este supusă acţiunii forţei de presare, rezultând prin eliberarea fazei lichide un reziduu (borhot, în cazul tăiţeilor de sfeclă, brocken în cazul seminţelor de floarea-soarelui etc.). Pentru a se obţine rezultatele cele mai bune în operaţia de presare, trebuie să se ţină seama de influenţa factorilor ce se referă la produsul supus presării, cât şi la utilajul care realizează această operaţie. Factori referitori la produs Aceştia sunt: -

structura produsului care poate prezenta capilare sau pori (plini cu lichidul caracteristic produsului) şi rezistenţa fibrelor sau celulelor, precum şi natura celulei (permeabilă sau semipermeabilă) determină eliberarea şi deplasarea lichidului;

-

temperatura produsului influenţează asupra vâscozităţii; totuşi experimental s-a stabilit că valoarea temperaturii trebuie stabilită în funcţie de natura materialului supus presării;

-

concentraţia sucului celular are influenţă asupra vâscozităţii; sucurile mai vâscoase se eliberează mai greu din produs; presarea se face mai greu datorită forţelor de frecare care apar în cazul produselor ce conţin lichide vâscoase; concentraţia mare a produsului în ţesuturi sau fibre (substanţă uscată) determină mărimea pierderilor de presiune la eliberarea lichidului, fapt ce conduce la scăderea forţei de presare, deci la o presare mai anevoioasă. 432

Factori referitori la utilajul de presare Aceştia sunt: -

utilajul ales pentru presare trebuie să asigure, un anumit debit, la o viteză dată a avansării produsului prin presă; mărirea debitului se face în strânsă corelare cu realizarea efectului de presare;

-

efectul de presare poate fi îmbunătăţit dacă presa este alimentată uniform pentru a nu permite intrarea unei cantităţi mari de aer în produs (la presele mecanice sau hidraulice). Dacă a pătruns aer în pompă este necesară îndepărtarea acestuia, în caz contrar presarea se va face cu o forţă de presare mult prea mare. Randamentul presării Eficacitatea operaţiei de presare se apreciază prin consumul de energie (care trebuie să

fie mic) şi prin randamentul presării. Randamentul presării se poate stabili faţă de lichidul conţinut în produs astfel:

=

Mf , [%] a Mi 100

în care: - Mf - este cantitatea de lichid (produs finit) obţinut în operaţia de presare, în kg; - Mi - cantitatea de materie primă supusă presării, în kg; - a - conţinutul în component lichid caracteristic (ulei, suc de fructe etc.) al materiei prime, în %.

12.2. UTILAJE PENTRU PRESARE 12.2.1. Clasificarea preselor Utilajele care realizează presarea pot fi: prese cu pârghii, prese cu melc; prese hidraulice; prese pneumatice şi prese combinate. Clasificarea şi denumirea preselor se face după mai multe criterii.

Astfel, după

regimul de funcţionare, ele se grupează în două mari categorii: prese discontinue şi prese continue. Primele funcţionează cu întreruperi la încărcare, presare şi descărcare, iar umplerea şi golirea se efectuează prin aceeaşi deschidere. Cele din a doua categorie funcţionează continuu, iar alimentarea şi evacuarea are loc neîntrerupt şi prin deschideri separate. În funcţie de poziţia coşului, acestea se grupează în: prese verticale şi prese orizontale.

433

După modul de acţionare a organului de presare, presele orizontale se grupează în prese mecanice, hidraulice şi pneumatice. Există şi prese mecano-hidraulice care au apărut ca urmare a tendinţei de îmbunătăţire a primelor două tipuri. Presele orizontale mecanice îndeasă produsul (boştina) ca urmare a deplasării unor platouri de presare de către nişte şuruburi acţionate electric. Obişnuit, aceste prese sunt realizate în următoarele tipuri constructive: cu şurub în interiorul coşului, având filet stângadreapta şi două platouri de presare (Fig. 12.1..a); cu şurub în afara mustuielii, având un singur platou de presare (Fig. 12.1..b); cu două şuruburi în afara mustuielii, având fiecare câte un platou de presare (Fig. 12.1..c). Fig. 12.1. Tipuri de prese mecanice orizontale. a - cu şurub şi două platouri de presare; b cu şurub şi un platou de presare; c - cu două şuruburi şi două platouri de presare. 1 - platou de presare; 2 - cilindru perforat pentru eliminare must; 3 - şurub; 4 - jgheab colectare must.

Presele orizontale hidraulice se prezintă în două variante: cu acţionare simplă, având un platou mobil şi cu acţionare dublă, având ouă platouri mobile (fig. 12.2). Forţa de apăsare a platourilor este realizată de către un cilindru hidraulic acţionat de o pompă. Fig. 12.2. Prese hidraulice orizontale. a - cu un platou de presare; b - cu două platouri de presare; 1 - platou de presare; 2 - cilindru hidraulic; 3 - jgheab colectare must.

434

12.2.2. Tipuri constructive de prese 12.2.2.1. Prese cu acţiune discontinuă Presa hidraulica orizontala tip Bucher Este prevăzută cu un coş din oţel inoxidabil, care prezintă în interior elemente de colectare a mustului eliberat, sub forma unor şnururi de drenaj, confecţionate dintr-o ţesătură sintetică (fig. 12.3). Aceste elemente au rol atât de colectare şi de dirijare a mustului eliberat în timpul operaţiei de presare din masa prelucrată, cât şi de a realiza afânarea borhotului presat în vederea evacuării cât mai complete a acestuia din cilindru de presare..

Fig. 12.3. Şnur pentru drenaj - detaliu

Dispozitivul de presare este format dintr-un platou metalic de presare, fixat pe pistoanele cilindrului hidraulic central (fig. 12.3.1).

Fig. 12.3.1. Presa hidraulică orizontală 1 - coş; 2- cilindru hidraulic; 3 - tablou de comandă; 4 - racoed evacuare lichid; 5 - racord alimentare material zdrobit.

435

Cilindrul hidraulic este montat orizontal. Presarea se realizează prin deplasarea platoului de presare în cilindru pentru reducerii volumului ocupat de produsul mărunţit (fig, 12.3.2). Readucerea platoului de presare în poziție iniţială, la sfârșitul ciclului de presare, se face cu ajutorul a trei cilindri hidraulici. Prin retragerea platoului de presare mecanică se întind dispozitivele de colectare, producându-se o destrămare a materialului presat, putânduse repeta presarea (fig. 12.3.3).

Fig. 12.3.2. Realizarea presării materialului mărunţit şi scurgerea sucului. 1 – cilindru de presare; 2 – platou de presare (piston); 3 – şnururi pentru drenarea şi evacuarea sucului; 4 – materialul mărunţit supus presării; 5 – racord evacuare suc.

Fig. 12.3.3. Deschiderea presei şi evacuarea borhotului presat. 1 – cilindru de presare; 2 – platou de presare (piston); 3 – şnururi pentru drenarea şi evacuarea sucului şi pentru afânarea borhotului presat; 4 – borhot presat

436

Presa HP-5000 poate prelucra o cantitate de 6000-12000 kg/h materie primă, cu un randament de 70 - 80%. Indicii calitativi de lucru realizați de această presă sunt superiori (fig. 12.4).

Fig. 12.4. Presa hidraulică orizontală - imagine de ansamblu

Presa pneumatică Este formată (fig. 12.5) dintr-o tobă rotativă montată orizontal ce constituie camera de presare propriu-zisă. Scheletul tobei rotative se compune din două calote de capăt, confecţionate din oţel forjat, legate între ele prin şase lonjeroane sudate la capete pe circumferinţă. Carcasa tobei este construită din cercuri de oţel, sudate echidistant pe cele şase lonjeroane, pe toată lungimea acestora. În interior această carcasă este căptuşită pe întreaga suprafaţă cu sită din oţel inoxidabil, care formează un cilindru metalic, perforat. În interiorul cilindrului metalic perforat, de-a lungul axei acestuia, se află montat un burduf de cauciuc care, prin umflare, serveşte la presarea boştinei aflate între burduf şi cilindrul metalic. Toba este prevăzută cu o gură de umplere practicată în carcasa acesteia, de-a lungul generatoarei şi închisă cu ajutorul a şase capace detaşabile. La capete, toba se sprijină pe două lagăre cu rulmenţi montate pe cadrul presei. Apărătorile laterale, fixate în şuruburi de cadru, de o parte şi de alta a tobei de presare, servesc la dirijarea mustului proiectat prin rotirea tobei spre jgheabul de colectare. Aceste apărători sunt confecţionate din tablă şi acoperite cu un strat anticoroziv, rezistent la acţiunea acizilor din suc. 437

Fig. 12.5. Presa orizontală pneumatică 1 - cadru; 2 - coşul presei; 3 - capac de umplere/golire; 4 - burduf de cauciuc; 5 - apărătoare laterală; 6 - jgheab pentru colectarea mustului; 7 - ştuţ; 8 - jgheab colectare boştină presată; 9 - şnec evacuare boştină; 10 - racord pentru introducerea şi evacuarea aerului.

Fig. 12.5.1. Presa orizontală pneumatică – imagine de ansamblu

Jgheabul de evacuare a mustului şi tescovinei este construit din tablă acoperită cu un strat anticoroziv şi are două compartimente, unul pentru must 4 şi altul pentru tescovină 5. Acest jgheab este plasat sub toba rotativă având posibilitatea de deplasare de la dreapta la stânga, pentru ca în dreptul tobei să fie aşezat când compartimentul de must, când cel de tescovină (boştina presată). Compartimentul pentru tescovină are un melc transportor 3, folosit pentru evacuarea tescovinei, acţionat de un motor electric, 8. În figura 12.6 este

438

prezentată schema dispozitivului de manevrare a jgheabului de evacuare a mustului şi tescovinei.

Fig. 12.6. Schema dispozitivului de manevrare a jgheabului de evacuare a tescovinei la presa pneumatică: 1 - tobă; 2 - compartiment evacuare must; 3 - compartiment evacuare tescovină; 4 apărători laterale; 5 - roţi de lanţ; 6 - role de ghidaj; 7 - şină; 8 - lanţ; 9 - melc transportor.

Deplasarea compartimentelor, astfel încât unul din acestea să se găsească în dreptul tobei 1 şi al deschiderii dintre apărătorile laterale 4, se realizează cu ajutorul a patru role de ghidaj 6, care se deplasează de-a lungul a două şine 7, montate pe un cadru la cele două extremităţi ale jgheabului şi poate fi deplasat cu ajutorul roţilor de lanţ 5, al unei manivele de antrenare a uneia din aceste roti şi a lanţului 8 ancorat la capetele rolelor 6. Instalaţia de aer comprimat serveşte la dirijarea aerului în timpul umplerii şi golirii burdufului de cauciuc şi la supravegherea presiunii din interior şi a închiderii capacelor tobei rotative. Încărcarea presei cu mustuială provenită de la scurgător se face prin cele şase capace cu care este prevăzută presa. Se urmăreşte ca mustuiala să fie distribuită uniform, pe întreaga lungime a acesteia. După umplere se montează cele şase capace, care se fixează cu ajutorul zăvoarelor de închidere. Mânerele acestor zăvoare, la închiderea corectă a tobei, trebuie să apese pe tija unor ventile cu resort ce închid fluierele de semnalizare ale presei. În eventualitatea că unul din zăvoare s-a defectat sau a fost montat incorect, la introducerea aerului comprimat în burduful de cauciuc, fluierul de semnalizare a zăvorului respectiv anunţă neregula de montaj. Pentru repartizarea uniformă a mustuielii în jurul burdufului de cauciuc, toba este pusă în mişcare cu ajutorul grupului de antrenare. Rotirea tobei produce o scurgere abundentă de must, fără a fi necesară umflarea burdufului. Când scurgerea se diminuează, se deschide robinetul de intrare a aerului comprimat, acesta pătrunzând în burduf. Rotirea continuă până când presiunea indicată de manometrul de control atinge valoarea de 0,4 - 0,5 MPa. La această presiune, mustuiala este deja fixată, prin mărirea volumului burdufului, între peretele exterior al acestuia şi peretele 439

interior al tobei rotative şi presarea continua fără rotirea tobei până la presiunea de 0,5 - 0,6 MPa. În această primă presare, are loc scurgerea abundentă şi este necesar ca atunci când scurgerea devine excesivă să se oprească intrarea aerului în burduf; când expulzarea sucului se diminuează, se continuă presarea. Mustul obţinut se scurge în jgheabul de must, de unde printr-un racord cu furtun este trimis spre cisternele de colectare. Când scurgerea mustului a încetat vizibil, se execută prima afânare a mustuielii presate. Pentru aceasta se deschide robinetul de evacuare, spre a se elimina aerul din burduf. Burduful dezumflându-se, revine la volumul iniţial, formând un vid parţial între burduf şi stratul de mustuială presată, care a luat forma unui inel lipit de sitele tobei. Se pune din nou în rotaţie toba. Sub acţiunea combinată a presiunii atmosferice ce se exercită pe suprafaţa exterioară a cilindrului de mustuială, a vidului parţial creat în interiorul acestuia şi a rotirii tobei, mustuiala presată se destramă şi se afânează fără a fi nevoie să se intervină cu un sistem special de destrămare. Operaţia de afânare se execută rapid, din care cauză mustuiala este mai puţin supusă oxidării. Reluarea presării se face la fel ca la prima presare, adică în timp ce toba se roteşte, se dă drumul aerului în burduf până se atinge presiunea de maximum 0,1 MPa; apoi se opreşte rotirea tobei, continuându-se admisia aerului până se atinge presiunea de 0,25 - 0,5 MPa. După ce mustul încetează să se mai scurgă, se opreşte admisia aerului şi se face o nouă destrămare, urmată de presarea la o presiune de 0,35 - 0,4 MPa. Se mai pot face încă două presări până se atinge presiunea maximă de 0,5 - 0,6 MPa. Dacă destrămarea inelului de mustuială presată nu se face suficient, rămânând un strat lipit de site, se desface un capac şi se rupe manual, cu o lopăţică de lemn, stratul presat, apoi se montează la loc capacul. Rotind toba, stratul se destramă în întregime. După ultima destrămare şi afânare a tescovinei, se deschid primele trei capace din faţă ale tobei, se deplasează compartimentul jgheabului de evacuare a tescovinei în dreptul deschiderii dintre cele două apărători laterale, se pune în mişcare şnecul şi se roteşte presa. Tescovina afânată cade în jgheab, unde este preluată de către melcul transportor şi evacuată prin partea posterioară a presei. Nu este indicată deschiderea dintr-o dată a celor şase capace ale tobei, deoarece cantitatea mare de tescovină căzută în acest jgheab poate înfunda şi bloca melcul transportor. Când cantitatea de tescovină ce cade din tobă începe să se diminueze, se opreşte rotirea tobei şi se scot şi celelalte capace, după care se continuă rotirea până la golirea totală.

440

După evacuarea tescovinei se opreşte melcul transportor şi se aduce sub tobă compartimentul pentru must. Toba rotativă se aşează cu gura de alimentare în sus, după care se reia ciclul de lucru. Durata presării unei încărcături este aproximativ o oră (50 - 90 minute). Caracteristici tehnice (presa PPS-2,3) ; capacitatea tobei de presare, 2300 l; productivitatea la timpul operativ total: 2,2 t struguri/h; procentul mediu de must obţinut din struguri: 68 - 81%; grosimea stratului de tescovină după presare 40 - 80 mm; turaţia tobei, 17,5 rot/min; presiunea de lucru : 0,5 - 0,6 MPa; puterea instalată : 4,1 - 10 kW (2 motoare electrice); masa 2 950 kg. Din punct de vedere al indicilor calitativi de lucru se menţionează că acest tip de presă realizează indici superiori celor obţinuţi cu presa mecano-hidraulică, datorită faptului că : -

realizează o presiune specifică scăzută, cu toate că forţa totală de presare exercitată asupra mustuielii este mult mai mare decât în cazul preselor mecano-hidraulice şi volumul mustuielii supus presării este mai mic;

-

materialul este imobil în timpul presării (se evită frecarea materialului de pereţii presei);

-

presarea se execută progresiv;

-

elasticitatea burdufului de presare menajează produsul;

-

destramă rapid tescovina fără intervenţia unor organe speciale care să provoace fărâmiţarea materialului (spargeri de seminţe, fragmentare de pieliţe);

-

aportul de fier rezultat la trecerea mustuielii prin presă nu depăşeşte valoarea de 1 mg/l. Presa realizează un procent mediu de must, superior faţă de alte tipuri de prese, cu

toate că presiunea exercitată este mică 0,5 - 0,6 MPa, datorită faptului că prezintă : -

suprafaţă mare de presare ;

-

grosime mică a stratului de tescovină :

-

presiunea se exercită radial (pe direcţia şi în sensul de scurgere a mustului). Un neajuns al acestei prese îl constituie productivitatea relativ mică, rezultată din

durata mare a încărcării şi descărcării, care reprezintă circa 30% din totalul timpului necesar unui ciclu de presare. 12.2.2.2. Prese mecanice cu acţiune continua Presele mecanice cu acţiune continuă au o largă răspândire în ţara noastră. În mod obişnuit se recurge la folosirea combinată a preselor: prima presare se face cu presa hidraulică sau pneumatică, iar presarea următoare, după afânarea boştinei, se face cu 441

presa continuă. În industria vinului, mustul şi vinul obţinut de la primele presări sunt pentru obţinerea vinurilor de calitate superioară, iar cele de la presa continuă, pentru vinurile de consum curent sau pentru industrializare. Presele mecanice prezintă o serie de avantaje: -

sunt economice;

-

au capacitate mare de prelucrare;

-

ocupă un spaţiu restrâns;

-

asigură continuitatea procesului. Faţă de aceste avantaje, presele mecanice au însă o serie de dezavantaje:

-

realizează o mărunţire a ciorchinilor şi seminţelor; de multe ori vinul capătă gust amărui şi se limpezeşte greu din cauza sărurilor de calciu şi fosfor şi a uleiului care a trecut în must din ciorchini şi seminţe ;

-

mustul şi vinul au şi un depozit de drojdie prea mare (10 - 15%). Presa mecanică TPU-225 Se utilizează în industria uleiurilor vegetale. Forţa de presare la presele mecanice este

creată de un melc, care se roteşte în camera de presare. Creşterea treptată a presiunii se realizează prin: - micşorarea volumului camerei de presare de la o treaptă la alta, prin mărirea diametrului melcului şi micşorarea diametrului camerei; - reducerea pasului melcului; - prin rezistenţa opusă la ieşirea materialului din presă cu ajutorul "conului" care reglează grosimea materialului care iese din presă. În funcţie de tipul presei, presiunea exercitată asupra măcinăturii atinge (250-280) daN/cm2 la presarea preliminară şi (400-2000) daN/cm2 la presele pentru presarea finală sau unică. Durata de presare se alege astfel încât să permită scurgerea uleiului în condiţiile date. O mărire a timpului de presare peste limita normală scade productivitatea presei şi nu duce la o mărire sensibilă a producţiei presei. De asemenea, durata presării depinde de caracteristicile constructive şi funcţionale ale presei, putând varia între 40 şi 200 secunde. Durata presării este influenţată, la rândul ei, de turaţia axului presei, grosimea brokenului la ieşirea din presă şi caracteristicile fizico-chimice ale măcinăturii.

442

Fig. 12.7. Presa de ulei TPU-225 1 - gură alimentare măcinătură; 2 - carcasă presă; 3 - cameră de presare; 4 - cilindrul camerei de presare; 4 melcul de presare; 5 - jgheab colector de ulei; 6 - gură evacuare ulei; 7 - dispozitiv reglare grad de presare (con); 8 - grup de acţionare; 9 - suporţi presă.

Această presă se compune din batiu, sistem de acţionare, camera de presare, axul cu melci, conul de reglare şi dispozitivul pentru colectarea uleiului (Fig. 12.7). Alimentarea cu măcinătură se realizează prin cădere liberă sau cu un melc acţionat. Camera de presare se compune din două jumătăţi identice, fixate cu eclise. Cilindrul camerei de presare este format dintr-un schelet metalic pe care sunt montate baghete printre şliţurile (interstiţiile) cărora se scurge uleiul. În lungime, camera de presare este împărţită în patru părţi egale (trepte) de câte 273 mm fiecare. Diametrul treptelor de presare şi mărimea interstiţiilor (şliţurilor) sunt date în tabelul 12.1. Tabelul 12.1. Caracteristici trepte de presare Diametrul

Interstiţiile între

camerei, [mm]

baghete, [mm]

I

250

1,2-1,5

II

200

0,75

III

220

0,50

IV

210

0,50

Treapta

443

Pentru curăţirea baghetelor de măcinătură şi pentru evitarea returului măcinăturii, în camera de presare se montează două perechi de cuţite cu cinci şi trei dinţi.

Presa cu melc D-3 Acest tip de presă se utilizează în industria vinului. După numărul şi poziţia pe care o ocupă şnecurile în spaţiul de presare se pot grupa în: prese continue cu două şnecuri coaxiale, prese cu două şnecuri aşezate paralel şi prese cu un singur şnec de alimentare Boştina din coşul de alimentare este preluata de şnecuri şi împinsă către spaţiul de ieşire, al cărui secţiune se reglează în funcţie de gradul de presare necesar. Realizarea acestui reglaj se poate face: cu con de presare, când acesta se apropie sau se depărtează de „gura" de evacuare; cu capac rabatabil pe care este montat un braţ cu greutăţi şi prin deplasarea axială a melcului de presare combinată cu acţiunea unui capac rabatabil. Carcasa perforată, şi prevăzută cu inele de rigidizare şi în interiorul căreia se învârtesc şnecurile, are la bază un jgheab prevăzut cu 3-4 racorduri, numite frecvent ştuţuri, ce permit colectarea fracţiunilor de must pe categorii de calitate (Fig. 12.8).

Fig. 12.8. Presa continuă cu doi melci coaxiali 1 - coşul de alimentare; 2 - corpul presei; 3 - melc de alimentare; 4 - camera de presare; 5 - inele de metal; 6 - cilindru perforat; 7 - melc de presare; 8 - con de presare; 9 - ax filetat; 10 - sistem de acţionare; I, II, III - ştuţuri pentru evacuarea mustului pe calităţi.

Introducerea şi folosirea preselor continui cu şnec se datorează multiplelor avantaje pe care acestea le oferă: permit o extragere rapidă a mustului; au o productivitate ridicată;

444

mustuiala nu blochează timp îndelungat spaţiul de presare; afânarea se face în acelaşi timp cu presarea; ocupă un spaţiu redus; la umplere şi evacuare nu sunt necesare operaţii de montare şi de demontare a unor uşiţe sau capace ca la presele discontinui. Cu toate avantajele menţionate, presele continue nu sunt acceptate în totalitate deoarece prezintă şi unele inconveniente: mărind conţinutul în compuşi fenolici determină obţinerea unor vinuri dure, puternic astringente, amărui şi cu gust ierbos, defecte care nu dispar complet prin prelucrarea şi păstrarea lor ulterioară; vinurile au un grad ridicat de tulbureală şi se limpezesc greu, ca urmare a strivirii parţiale a pieliţelor şi ciorchinilor însoţită de spargeri de seminţe datorită frecării intense produsă de melc, îndeosebi când diametrul acestuia este mic şi turaţia ridicată; cantitatea de drojdie este de 2-3 ori mai mare decât la vinurile obţinute cu ajutorul preselor discontinue. Presa continuă cu bandă

Fig. 12.9. Presa continuă cu bandă 1 - gură alimentare; 2 bandă perforată din oţel inoxidabil; 3 - bandă de presare; 4 - valţuri de presare; 5 - jgheab de colectare must; 6 destrămător de boştină presată

Presa-extractor Este utilizată în industria sucurilor cu pulpă sub denumirea de extractor. Părţile componente principale (fig. 12.10) sunt: corpul presei, melcul cu sistemul de evacuare a reziduului şi sistemul de antrenare. Corpul presei este alcătuit dintr-o carcasă 11, în interiorul căreia este montat un cilindru perforat 3, cu orificii de 0,4 mm. La acest tip de presă arborele este tronconic, iar melcul fixat pe ax are pas variabil, din ce în ce mai mic spre gura de evacuare. Atât conicitatea arborelui cât şi pasul micşorat al melcului contribuie la creşterea presiunii, pe măsură ce înaintează materialul în corpul presei. Gradul de extracţie se poate regla prin deplasarea şurubului tronconic cu pas variabil în interiorul cilindrului perforat.

445

Antrenarea se realizează de la un motor electric 17, prin intermediul unor şaibe de curea 18.

Fig. 12.10. Presa extractor 1 - roată de mână ; 2 - levier pentru deblocare ; 3, 4 - cilindri perforaţi ; 5 - con ; 6 - şurub ; 7 - piuliţă de blocaj ; 8 - tijă ; 9 - arbore ; 10 - flanşă ; 11, 12 - carcasă ; 13 - piuliţă fluture ; 14 - pâlnie de alimentare ; 15 - pâlnie de evacuare deşeuri ; 16 - pâlnie suc ; 17 - electromotor ; 18 - roţi de curea

Caracteristici tehnice: capacitate: 2 500 kg/h; putere instalată: 5,5 kW dimensiuni de gabarit în mm; 1 500x500x1 300 ; masă: 280 kg. 12.2.2.3. Prese cu acţiune combinată Presa mecano-hidraulică Presa (fig. 12.11) se compune din: toba de presare, dispozitivul de presare, dispozitivul de destrămare a tescovinei, dispozitivul de colectare şi evacuare a mustului şi tescovinei, mecanismul de acţionare şi cadrul presei. Toba de presare de formă cilindrică este formată din şipci de lemn de stejar montate ca şuruburi speciale pe un cadru metalic. La capete toba este închisă cu două discuri metalice căptuşite cu lemn, unul pentru presarea mecanică 5 şi unul pentru presare hidraulică 4. Tot la capetele tobei de presare, pe partea exterioară, sunt montate coroanele dinţate de antrenare. Toba de presare este montată pe un arbore longitudinal filetat 2, care se sprijină pe lagărele de fixare, montate la cele două capete pe cadrul presei. Toba de presare mai este prevăzută cu două capace pentru umplerea şi golirea ei. Toate piesele metalice de pe toba de presare sînt

446

protejate împotriva oxidării prin acoperirea cu vopsea specială, rezistentă la acţiunea corozivă a acizilor din must, sau sînt acoperite cu un strat de crom.

Figura 12.11. Presa orizontală cu acţionare mecano-hidraulică. 1 - toba de presare; 2 - arbore filetat; 3 - disc presare mecanică; 4 - disc presare hidraulică; 5 - cilindru hidraulic; 6 - piston; 7 - arcuri de revenire; 8 - inel metalic; 9 - lanţuri; 10 - melc transportor; 11 mecanism deplasare jgheab; 12 - roată dinţată; 13 - ax.

Figura 12.11.1 Presa orizontală cu acţionare mecano-hidraulică – imagine din partea interioară

Dispozitivul de presare mecanică se compune din arborele filetat 2 al tobei şi discul de presare mecanică 3, prevăzut cu filet pentru înfiletarea pe ax în timpul rotirii tobei. Dispozitivul de presare hidraulică se compune din pompa cu piston, acţionată prin intermediul unui excentric cu bielă elastică şi cilindrul hidraulic 5 al cărui piston 6 acţionează asupra discului de presare 4. 447

Readucerea acestui disc în poziţie iniţială, la sfârşitul ciclului de presare se face cu ajutorul a şase resorturi 7 Dispozitivul de destrămare a tescovinei se compune din cinci inele metalice 8, legate între ele şi de ambele platouri de presare prin lanţuri. Inelele metalice şi lanţurile sînt protejate la suprafaţă prin cromare. Unul din inelele de presare, cel de lângă capul de presare hidraulic, are poziţie fixă, celelalte se deplasează liber pe arbore. Dispozitivul de colectare şi evacuare a mustului şi tescovinei se compune din două planuri înclinate, montate pe cadrul maşinii sub toba de presare şi două jgheaburi din tablă, montate pe role, unul pentru colectarea mustului şi altul cu melc, pentru evacuarea tescovinei. Instalaţia hidraulică se compune din pompa cu piston, acţionată de un mecanism cu excentric, rezervorul de lichid, prevăzut cu indicator de nivel, manometru pentru indicarea presiunii de lucru din sistemul hidraulic al pompei. Pentru funcţionare se aduce toba în poziţia de alimentare, adică se roteşte până ce aceasta a ajuns cu capacele la partea superioară, se demontează capacele şi se alimentează cu mustuiala, scursă prin cădere direct din linul înălţat. În timpul alimentării, personalul care deserveşte presa uniformizează materialul căzut în tobă, în scopul asigurării unei umpleri complete. După umplerea tobei şi montarea capacelor se începe operaţia de presare, punânduse în funcţie discul de presare mecanică. În acest timp, toba presei se învârteşte, iar discul de presare mecanică înaintează pe porţiunea filetată a axului, realizând presarea. Mustul rezultat se scurge prin şipcile tobei în jgheabul colector. Prima presare mecanică se face cu viteză mică. Când mustul începe să curgă încet, se schimbă sensul de rotaţie al tobei şi discul de presare revine in poziţia iniţială. Prin retragerea discului de presare mecanică se întind lanţurile şi inelele de destrămare a tescovinei, producându-se o răvăşire a materialului presat. Discul de presare este pus din nou în funcţiune, realizând o presare a boştinei la 0,4 MPa. Pentru continuarea presării se pune în funcţie discul hidraulic care presează boştina; cu presiunea de 1,2 MPa. Pot fi efectuate trei până la cinci presări, în funcţie de starea mustuielii; ultima presare se face cu ajutorul platoului hidraulic. Toba are o rotaţie de 4 rot/min. După al cincilea ciclu de presare, cantitatea de must ce se mai poate obţine este foarte mică (sub 0,2%), fapt pentru care continuarea presării nu mai este rentabilă. După terminarea presării se execută golirea presei. Pentru aceasta, după ultima presare se face destrămarea tescovinei, lăsându-se toba să se rotească, până când platoul de presare mecanică a tobei face circa 2/3 din cursă. Se opreşte toba de presare cu capacele de golire în partea de sus; apoi se demontează capacele de golire aducându-se sub toba de presare jghea448

bul cu melcul pentru evacuarea tescovinei. Se porneşte motorul de acţionare a tobei, continuându-se destrămarea tescovinei până când toba de presare se goleşte complet. Presa prezintă dezavantajul îmbogăţirii mustului în fier. Caracteristici tehnice. Capacitatea tobei, 3500 l; procentul mediu de must obţinut din struguri, 79%; productivitatea la timpul operativ total, 2,3 t/h struguri; presiunea hidraulică de lucru, 21 MPa; presiunea tescovinei la presarea mecanică, 0,3-0,4 MPa; presiunea specifică la suprafaţa stratului de tescovină, la presarea hidraulică, 1,2 MPa; turaţia tobei 4-9 rot/min; puterea instalată, 3,7+1,85 kW (2 motoare); masa, 5 000 kg. Indicii calitativi obţinuţi cu presa mecano-hidraulică sunt satisfăcători; la această presă, mustuiala vine în contact cu suprafaţa axului filetat care trece prin centrul tobei şi cu organele speciale de destrămare: cercuri metalice legate de lanţuri, care constituie o sursă importantă de îmbogăţire în fier. Valoarea aportului de fier în must datorită presei este mare (4 mg/l).

Presa mecano-pneumatică La această presă (fig. 12.12) presiunea asupra boştinei se realizează uniform, cu ajutorul unor discuri şi al burdufului pneumatic care se deplasează pe axul principal.

Fig. 12.12. Presa mecano-pneumatică: 1 - tobă ; 2 - arbore filetat : 3 - burduf de cauciuc ; 4, 6 - disc de presare ; 5 - bucşe filetate ; 7 - piuliţe elastice ; 8 - inel de fixare ; 9 - coroană dinţată ; 10 - lagăr.

449

În interiorul tobei, axial, se află un arbore filetat 2 în două sensuri, care se sprijină la cele două capete pe lagăre. Pe arbore, la cele două extremităţi se află bucşele filetate 6, pe care sînt montaţi cilindrii 5, iar pe aceştia discurile de presare 4, de care sînt fixate piuliţele elastice 7 şi capetele burdufului de cauciuc, prin intermediul unor inele de fixare 8. Boştina care trebuie presată este introdusă în spaţiul neocupat de burduf între discurile de presare, prin intermediul capacelor prevăzute de-a lungul cilindrului. După încărcare, motorul electric, care transmite mişcarea de rotaţie coroanei dinţate, rotind coşul, face să înainteze cele două discuri spre mijlocul coşului. Spaţiul disponibil pentru boştină se reduce, iar burduful ia o anumită formă. Prin aceasta se realizează o distribuire mai uniformă a forţei de presare şi o autoamestecare a boştinei. După terminarea presării, discurile se aduc în poziţia iniţială prin rotirea arborelui în sens invers, iar tescovina rămasă este eliminată prin capacele prin care s-a introdus boştina.

12.3. CALCULUL PRESELOR a. Productivitatea. Calculul productivităţii preselor (P) se realizează în general după relaţia:

P=n

  Dc 4

2

 H    

T , k 

kg/schimb ;

în care : - m - numărul de coşuri; - Dc - diametrul interior al coşului, în m ; - H - înălţimea coşului, în m ;  - densitatea produsului, în kg/m3 ; - φ - coeficient de umplere (pentru struguri φ = 0,75, pentru, boştină φ = 0,85) ; - T - durata schimbului, min. ; - k - coeficient care ţine seama de timpul de încărcare, de descărcare şi de schimbare a coşului ; (pentru presa cu un singur coş, la m =1 ; K =1 ; pentru presa cu două coşuri, la m = 2; K = 1,2 ; pentru m = 3 ; K = 1,3) ; -  - durata unui ciclu de presare, în min ;  = 1 + 2 + 3 , în care :

450

min

- 1 reprezintă timpul necesar pentru încărcarea coşului, în min; - 2 - timpul de lucru al mecanismului de presare, în min; - 3 - timpul de descărcare al presei, în min; La presarea singulară, în presa cu un singur coş, =120 min ; la presa pneumatică:  = 100 min (1 = 25 min ; 2 = 65 min ; 3 = 10 min). Productivitatea se mai poate calcula după următoarele relaţii :

- pentru presele verticale: P = m(

  Dc 4

2

 H      +Vs   s ) 

T , K 

kg/schimb;

- pentru presele orizontale:

  ( Dc − d 2 ) 2

P =[

4

 L      +Vs   s ] 

T



,

kg/schimb;

în care : - L reprezintă lungimea coşului, în m; - d - diametrul melcului, în m ; - Vs - volumul de must scurs liber până în momentul presării, în m3 ; - ρs — densitatea mustului scurs, în kg/m3.

La presarea strugurilor cu ciorchini, Vs = 0. Calculul productivităţii preselor cu şnec prezintă o serie de particularităţi, deoarece cantitatea de material transportată de şnec se micşorează continuu, iar proprietăţile fizicomecanice se modifică în timpul presării. Din această cauză, formula generală de calcul a productivităţii preselor cu acţiune continuă este de forma : P = F  n0     ,

kg/s

în care : F reprezintă suprafaţa secţiunii transversale a camerei de presare, ocupată de produs, în zona dispunerii primei spire a şnecului:

  (d 0 − d1 ) 2

F=

4

2

,

în care : - d0 reprezintă diametrul exterior al şnecului, în m ; 451

m2

- d1 - diametrul interior al şnecului, în m ; - v0 - viteza deplasării produsului de-a lungul şnecului, m/s; v0 =

n S 60

în care: - S reprezintă pasul primei spire a şnecului, în m; - n - turaţia şnecului, în rot/min; - ρ - densitatea boştinei sau a struguriulor, în kg/m3; - φ - coeficient de umplere a secţiunii şnecului ş a presei întregi (φ = 0,25-0,8); Coeficientul φ depinde de mărimea contrapresiunii realizate la gura de evacuare a presei (q0). Experimental, s-au obţinut următoarele valori pentru q0 şi φ (Tab. 12.2). Tabelul 12.2. Valori ale coeficientului φ q0, MPa

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

φ

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

Productivitatea preselor cu un singur şnec, la viteză unghiulară constantă, în condiţiile presării boştinei este : P = 1,36 - 2,40 x 10 -6 x q0, kg/s

(la

ω = 1,0 rad/s)

P = 1,50 - 2,68 x 10 -6 x q0, kg/s

(la

ω =1,25 rad/s)

P = 1,71 -3,41 x 10 -6 x q0,

(la

ω =1,50 rad/s)

kg/s

în care : q0 = (0,11 - 0,16) MPa. b. Consumul de energie în operaţia de presare. Pentru determinarea puterii utile N se recomandă următoarea formulă empirică: N = 0,816 10 −4    q  D 2 ,

în care: - ω reprezintă viteza unghiulară a sucului, în l/s; - q - presiunea la ultima spiră a şnecului, în Pa; - D - diametrul exterior al şnecului, în m.

452

kW

12.4. EXPLOATAREA, ÎNTREŢINEREA ŞI REPARAREA PRESELOR 12.4.1. Întreţinerea şi repararea preselor mecanice Întreţinerea constă în controlul preselor şi observarea funcţionării. La pornirea presei, se efectuează următoarele operaţii: ▪

Se verifică prezenţa lubrifiantului în sistemul de ungere şi se încearcă şurubul elicoidal (melcul) dacă nu este gripat.

▪

Se controlează starea apărătoarelor transmisiei cu curele, a transportorului de material pentru stoarcere şi a sistemelor de colectare şi evacuare a lichidului stors.

▪

Se scoate complet conul de reglare după care se porneşte motorul de acţionare, presa funcţionând în gol.

▪

Se controlează dacă nu apar zgomote anormale în sistemul de transmisie a mişcării şi în reductor.

Dacă nu se constată anomalii în funcţionare se poate trece la alimentarea presei, efectuându-se proba de funcţionare în sarcină. Reglarea presiunii se face cu ajutorul conului de presare. În timpul funcţionării presei trebuie să se facă controale operative asupra funcţionării normale, a tuturor pieselor în mişcare. Dereglările în funcţionarea presei mecanice se datorează în principal: -

pregătirii prealabile necorespunzătoare a materialului introdus pentru stoarcere;

-

alimentării neuniforme;

-

reglării necorespunzătoare a presiunii de lucru;

-

înfundării strecurătorii;

-

supraîncărcării sistemului de acţionare. Starea de uzură a pieselor din camera de presare influenţează negativ productivitatea şi

randamentul presării, astfel: ▪ uzura melcilor determină mărirea cantităţii de material ce se întoarce spre melcul anterior (reflux); ▪ uzura spirelor determină, accentuarea mişcării de rotaţie a materialului o dată cu melcul, reducându-se efectul mişcării de deplasare în lungul strecurătoarei; ▪ uzura strecurătoarei măreşte cantitatea de substanţe solide care impurifică

453

lichidul stors; ▪ uzura conului de reglare măreşte cantitatea de material presat evacuat din presă şi deci micşorează randamentul presei. Ca urmare a uzurii, scade sensibil producţia presei şi atunci ea trebuie oprită. Aceste forme de uzură se elimină prin întreţinere zilnică şi reparaţii. După oprirea presei se trece la identificarea cauzelor întreruperii, se curăţă şi se goleşte presa şi se iau măsuri operative de remediere a defecţiunilor accidentale apărute. La opririle planificate, trebuie întreruptă alimentarea cu material, se slăbeşte conul de reglare şi se lasă presa în funcţiune încă 4...5 min. Se goleşte presa şi se curăţă. Principala lucrare de întreţinere a preselor mecanice o constituie ungerea. Este necesar să se asigure lubrifierea corespunzătoare a lagărelor de susţinere a celor doi melci, a lagărelor arborilor de transmisie a mişcării şi a reductorului. Întreţinerea curentă a preselor mecanice mai cuprinde: ▪ ridicarea capacului superior al reductorului şi verificarea stării roţilor dinţate şi a lagărelor; ▪ la şurubul elicoidal se verifică starea melcilor şi inelelor intermediare; ▪ demontarea conului de reglare şi curăţirea lui; ▪ demontarea camerei de presare şi a strecurătoarei, curăţirea suprafeţelor şi înlocuirea baghetelor uzate. Reparaţii. În cazul reparaţiilor curente de gradul I (RC 1) şi gradul II (RC 2) se execută următoarele lucrări: ▪ recondiţionarea spirelor şurubului elicoidal prin încărcare cu sudură şi polizare; ▪ schimbarea baghetelor uzate sau cu fisuri; ▪ repararea camerei de presare şi a strecurătoarei; ▪ revizuirea mecanismului de acţionare a conului de reglare; ▪ revizuirea reductorului şi recondiţionarea roţilor dinţate uzate sau înlocuirea acelora care prezintă grad avansat de uzură; ▪ schimbarea curelelor trapezoidale uzate; ▪ revizuirea dispozitivelor de colectare şi evacuare a lichidului stors şi executarea reparaţiilor necesare; ▪ schimbarea lubrifiantului din reductor. Reparaţiile capitale (RK) planificate cuprind:  demontarea şi revizia generală a presei mecanice;  înlocuirea camerei de presare şi a strecurătoarei; 454

 înlocuirea conului de reglare şi repararea elementelor componente ale mecanismului de acţionare;  înlocuirea melcilor care nu pot fi recondiţionaţi;  înlocuirea roţilor dinţate uzate ale reductorului;  repararea lagărelor reductorului; în caz de uzură avansată reductorul se înlocuieşte;  repararea dispozitivelor de alimentare, a silozului de intrare şi a colectoarelor de lichid. Reparaţiile capitale se fac pe subansambluri în atelierul mecanic de către personal calificat în operaţiile respective. Montarea se execută de regulă la locul de amplasament. După montare, se execută probele de mers în gol, luându-se măsuri de remediere a defecţiunilor de montare. 12.4.2. Întreţinerea şl repararea preselor hidraulice Întreţinerea se realizează zilnic, controlându-se funcţionarea presei. După fiecare operaţie de presare, oalele şi masa mobilă se curăţă, se spală şi se usucă în curent de aer comprimat. Se va asigura etanşarea permanentă a cilindrilor presei cu garniturile prin strângerea periodică a presetupelor sau schimbarea garniturilor uzate. Celelalte lucrări de întreţinere se referă la pompa de ulei, pistonul principal de presare şi pistoane. Reparaţiile care se execută la presele hidraulice sunt:  reparaţii curente de gradul I (RC 1) care cuprind înlocuirea pieselor de etanşare uzate de la presetupele cilindrilor presei, verificarea strângerii piuliţelor de fixare ale coloanelor de traversă şi corpul presei; verificarea stării arcurilor şi a oalelor (formelor) de presare;  reparaţii curente de gradul II (RC 2) care cuprind revizii generale ale presei şi pompei de presiune cu înlocuirea garniturilor de etanşare uzate, schimbarea sau recondiţionarea bucşelor de ghidare ale formelor (oalelor), schimbarea arcurilor uzate, înlocuirea supapelor pompei de presiune şi a regulatorului;  reparaţii capitale (RK) care cuprind repararea pistonului

şi a pistonaşelor sau

înlocuirea lor în caz de uzură avansată, schimbarea pieselor de ghidaj şi de etanşare,

455

recondiţionarea coloanelor, înlocuirea arcurilor, înlocuirea formelor sau oalelor de presare, repararea pompei de presiune. La fiecare reparaţie se efectuează verificarea minuţioasă a poziţiei verticale a presei, paralelismul axei pistonului şi ale coloanelor, a tijelor şi cilindrilor. Concomitent cu repararea preselor se repară toate mecanismele şi subansamblurile auxiliare, pompa de presiune, distribuitorul şi regulatorul de presiune, armăturile, conductele de ulei, aparatele de măsură şi control. Pistonul presei se uzează în procesul de exploatare datorită următoarelor cauze: -

frecări în organele de etanşare şi în bucşele de ghidare;

-

acţiunea corozivă a lichidului ce circulă sub presiune;

-

acţiuni abrazive ale particulelor solide ce impurifică lichidul de presiune. Frecarea în organele de etanşare este inevitabilă, dar poate fi redusă într-o oarecare

măsură prin folosirea unor materiale şi metode de construcţie şi etanşare de calitate. Pentru asigurarea unei durate de exploatare cât mai mari a pistoanelor sunt necesare: -

filtrarea lichidului folosit la acţionarea hidraulică;

-

folosirea unui ulei neutru şi de viscozitate redusă;

-

aplicarea unor straturi de protecţie a pistoanelor prin metalizare sau cromare;

-

folosirea pentru etanşare a unor garnituri manşon din materiale cu coeficient redus de frecare. Coloanele preselor se uzează datorită frecării eu bucşele de ghidaj ale mesei mobile

acţionate de piston. Frecarea între aceste piese se produce datorită abaterilor de la perpendicularitatea reciprocă a coloanelor şi a mesei mobile. Cu cât este mai mare jocul pistonului în cilindru, cu atât mai mare este dezaxarea mesei mobile faţă de coloană. Pentru reducerea gradului de uzură a coloanelor este necesar să se asigure o asamblare corectă a presei şi o aşezare corespunzătoare a formelor de presare, realizarea unui joc, redus la subansamblul piston-cilindru. La reparaţia capitală a preselor hidraulice, dacă se recondiţionează atât pistoanele cât şi coloanele, utilajul se demontează complet. Demontarea se face pe subansambluri, iar în atelierele de reparaţii se execută toate lucrările de revizie, recondiţionări sau înlocuiri de piese şi montarea subansamblului reparat. Presele mari se demontează la locul de amplasare în succesiunea care rezultă din construcţia maşinii. Montarea părţilor componente ale preselor se face în ordinea inversă demontării. Piesele grele vor fi demontate şi montate utilizându-se mijloace corespunzătoare de ridicare ca macarale, scripeţi etc. După montare, se verifică poziţia verticală şi paralelismul 456

între axele elementelor componente, perpendicularitatea între suprafaţa mesei mobile şi axele coloanelor. Se fac apoi probele de mers în gol şi se înlătură deficienţele de montaj constatate. 12.4.3. Întreţinerea şi repararea preselor pneumatice Pentru presele pneumatice este foarte important să se asigure funcţionarea normală a compresorului şi a instalaţiei de aer comprimat care serveşte la dirijarea aerului în timpul umplerii şi golirii burdufului de cauciuc, la realizarea presiunii de stoarcere şi la închiderea capacelor laterale a tobei rotative. Întreţinerea. Lucrările de întreţinere trebuie să asigure menţinerea în stare normală de funcţionare a instalaţiei de aer comprimat, a sistemului de acţionare a tobei rotative şi a melcului de evacuare a tescovinei cu dispozitivul de manevrare a jgheabului. Lucrările de întreţinere constau în: -

verificarea zilnică, în perioada de campanie a ungerii lagărelor ce susţin toba rotativă şi a lagărelor de la arborii de transmitere a mişcării;

-

verificarea nivelului lubrifiantului în reductor;

-

asigurarea integrităţii instalaţiei de alimentare a burdufului cu aer comprimat;

-

strângerea şurubului şi a clemelor de prindere a strecurătorii din tablă inox de carcasa tobei rotative;

-

etanşarea sistemelor de prindere a burdufului;

-

strângerea şuruburilor de fixare pe cadru a apărătoarelor laterale ce servesc la dirijarea mustului spre jgheabul de colectare. Defecţiunile mai frecvente care apar accidental şi trebuie imediat înlăturate sunt:

▪ uzarea zăvoarelor de închidere a capacelor de alimentare; ▪ spargerea burdufului; ▪ înfundarea strecurătoarei; ▪ înfundarea cuvei de evacuare a tescovinei; ▪ neetanşeităţi la sistemul de alimentare cu aer comprimat. Reparaţia. La reparaţiile curente de gradul I (RC 1) şi de gradul II (RC 2) se execută următoarele lucrări: ▪ revizia reductorului şi a transmisiilor cu lanţ; ▪ recondiţionarea roţilor uzate şi schimbarea lubrifiantului în reductor; verificarea stării 457

burdufului şi înlocuirea lui dacă nu mai prezintă siguranţă ; ▪ revizia instalaţiei de alimentare cu aer comprimat şi repararea ventilelor; ▪ repararea strecurătoarei; ▪ repararea apărătoarelor laterale şi a jgheabului de colectare a mustului şi tescovinei; ▪ revizia dispozitivului de manevrare a jgheabului; ▪ repararea mecanismelor de frânare. La reparaţiile capitale (RK) lucrările constau în: ▪ demontarea presei pe subansambluri şi transportul acestora în atelierul mecanic; ▪ repararea reductorului sau înlocuirea acestuia în cazul unor uzuri avansate; ▪ recondiţionarea şnecului de evacuare a tescovinei sau înlocuirea lui; ▪ înlocuirea rulmenţilor uzaţi; ▪ înlocuirea strecurătoarei din tablă perforată; ▪ înlocuirea apărătoarelor laterale şi a jgheabului colector; ▪ înlocuirea lanţului de transmisie de la sistemul de acţionare a şnecului; ▪ repararea sau, după caz, înlocuirea mecanismului de frânare a tobei şi a dispozitivului de manevră a jgheabului de evacuare; ▪ revizia instalaţiei de alimentare cu aer comprimat; ▪ înlocuirea capacelor şi a zăvoarelor de închidere uzate de la gurile de alimentare. După reparaţii, se face montajul la locul de amplasare şi probele de mers în gol, luându-se măsuri de înlăturare a defecţiunilor constatate.

458

13. UTILAJE PENTRU DIFUZIUNE ŞI EXTRACŢIE 13.1. OPERAŢIA DE DIFUZIE. CONSIDERAŢII TEORETICE Operaţia de separare a unui amestec omogen, dintr-unul eterogen şi de obţinere apoi, separat, a componentelor se numeşte difuzie. Tot prin difuzie se pot forma amestecuri omogene din componentele de bază ale acestuia. De exemplu, din sfeclă de zahăr se obţine prin difuzia zahărului în apă şi apoi separarea printr-o succesiune de operaţii termice, mecanice etc.; din floarea-soarelui se obţine ulei, prin difuzia acestuia în solvent şi îndepărtarea ulterioară a solventului; prin difuzia bioxidului de carbon în apă se obţine apă carbogazoasă etc. DEPLASAREA FAZELOR AFLATE ÎN DIFUZIE Desfăşurarea proceselor de difuzie între două faze este determinată de schimbul de molecule de la o fază la alta, care are loc până la stabilirea unui echilibru. Difuzia se poate realiza atât timp cât există condiţii de presiune şi temperatură la care echilibrul între faze este deranjat. Difuzia poate fi: moleculară şi de convecţie. Difuzia moleculară. Într-un mediu imobil (fig.13.1.a) format de exemplu din două faze lichide A şi B separate printr-un perete permeabil 1 se observă că trecerea masei de substanţă dintr-o fază în alta are loc datorită mişcării moleculare. Moleculele fazei A se vor deplasa spre faza B, iar ale fazei B se vor deplasa spre faza A, deplasarea lor încetând când concentraţiile celor două faze în componentul celeilalte faze vor rămâne constante. Difuzia prin convecţie. Difuzia în mediu imobil se desfăşoară foarte lent. Pentru a reduce durata operaţiei, se realizează difuzia într-un mediu în care se creează curenţi de convecţie, difuzia numindu-se de convecţie (fig. 13.1.b, c). În acest caz, moleculele se deplasează atât datorită diferenţei de concentraţie a substanţei din fazele aflate în difuzie, cât mai ales datorită deplasării forţate a moleculelor unei faze printre moleculele celeilalte faze.

459

Fig. 13.1. Principiul realizării difuziei

13.2. METODE DE REALIZARE A DIFUZIEI În industria alimentară difuzia se poate realiza: discontinuu sau continuu cu circulaţie în echicurent sau contracurent. Difuzia discontinuă este realizată după principiul deplasării moleculare. O cantitate de material M se încarcă într-un aparat (fig. 13.2.a) unde se aduce un solvent oarecare S (de exemplu, benzină sau abur pentru substanţe grase; apă pentru zahăr etc.). Traversând stratul de material, o parte din solvent difuzează spre material, iar din acesta o cantitate de substanţă va difuza spre solvent.

Fig. 13.2. Circulaţia solventului în operaţia de difuzie

Pe măsură ce scade concentraţia în substanţă a materialului supus difuziei, creşte concentraţia în substanţă a solventului. La un moment dat, se observă ca oricât de mult s-ar 460

menţine în difuzie solventul cu materialul, concentraţia solventului nu mai creşte, deşi materialul nu a fost epuizat în substanţă. Pentru a se realiza difuzia totală a substanţei din material, sunt necesare mai multe spălări cu solvent, deci difuzia trebuie reluată de un număr mare de ori. Difuzia continuă se realizează pe principiul difuziei prin convecţie în contracurent. Materialul solid Mf este transportat continuu cu un mijloc oarecare de transport, iar în sens opus acestuia circulă solventul Sf (fig. 13.2.b). Solventul curat întâlneşte materialul, a cărui concentraţie în substanţă este aproape zero. Pe măsură ce solventul se apropie de capătul unde se alimentează materialul, concentraţia în substanţă a solventului creşte. La evacuarea din aparat, solventul Sf are concentraţia maximă în substanţă difuzată, iar materialul Mf are concentraţia minimă, foarte apropiată de zero, dacă difuzia s-a desfăşurat normal.

13.3. OPERAŢII BAZATE PE DIFUZIE 13.3.1. Extracţia Deoarece difuzia şi extracţia în industria alimentară se utilizează pentru a extrage o substanţă dintr-un material solid, cu ajutorul unui solvent (apa pentru zahărul din sfecla de zahăr, benzina pentru uleiul din materiile grase), aceste operaţii vor fi analizate împreună sub denumirea de operaţii de extracţie. În operaţia de extracţie a unei faze lichide dintr-un material solid, acesta nu reacţionează cu solventul, în timp ce faza lichidă va difuza spre solvent şi respectiv o parte din solvent va trece în materialul solid luând locul substanţei difuzate. Pentru obţinerea substanţei în stare cât mai pură se procedează la concentrarea soluţiei (zeamă de difuzie sau miscelă) în operaţii de evaporare, obţinându-se un lichid cu concentraţia dorită. Deoarece, uneori, solventul este necesar în continuare pentru realizarea extracţiei, în unele operaţii se pune problema recuperării acestuia (de exemplu, solventul din fabricile de ulei se recuperează prin operaţii de distilare). Extracţia se realizează în instalaţii, în următoarele faze: ▪ amestecarea si menţinerea solventului cu materialul într-un extractor (Fig. 13.3); ▪ scurgerea solventului; ▪ recuperarea solventului în care s-a dizolvat substanţa difuzată şi separarea amestecului într-un concentrator 2 pentru a obţine solventul separat de substanţa difuzată.

461

În unele instalaţii de extracţie nu interesează solventul; acesta nu se recuperează, fiind îndepărtat sub forma apei reziduale (fig. 13.3.a), pe când în alte instalaţii (fig. 13.3.b), solventul este recuperat în operaţii de distilare şi de decantare.

Fig. 13.3. Instalaţie de extracţie

13.3.2. Absorbţia Absorbţia este realizată prin difuzia unui gaz într-un lichid, fie în scopul captării gazului (în operaţiile de fermentare se captează bioxid de carbon în apă), fie pentru dizolvarea gazului într-un lichid ce capătă însuşiri deosebite de gust sau conservabilitate (se dizolvă CO2 în băuturi răcoritoare etc.). Gazul care se absoarbe se numeşte absorbit, iar lichidul este numit absorbant. Absorbantul se alege în funcţie de absorbit, astfel încât să-l poată dizolva în cantitate cât mai mare, într-un timp scurt. În industria alimentară se foloseşte ca absorbant apa sau direct produsul în care trebuie să se facă absorbţia (vin, băuturi răcoritoare etc.). 13.3.3. Adsorbţia Adsorbţia este operaţia prin care un material solid reţine particule fine solide, lichide sau gazoase. Materialul care reţine particulele se numeşte adsorbant, iar particulele reţinute poartă numele de adsorbit. Reţeaua periferică a adsorbantului are forţe de atracţie, disponibile, care sunt satisfăcute prin atragerea şi reţinerea moleculelor de adsorbit.

462

După mecanismul de realizare, adsorbţia poate fi fizică sau chimică când moleculele de adsorbţie reacţionează chimic cu adsorbantul. Adsorbanţii cei mai utilizaţi sunt: ▪ cărbunele activ, care se obţine din materii vegetale (lemn, sâmburi de fructe) arse, la temperaturi înalte, care apoi sunt activate cu vapori de apă sau oxid de carbon şi mărunţite; cărbunele activ se utilizează pentru decolorarea unor lichide; ▪ cărbunele de oase se obţine prin calcinarea şi măcinarea fină a oaselor în particule fine (0,75...1,2 mm) cu suprafaţă specifică mare, folosite pentru operaţii de decolorare; ▪ gelul de silice, care este obţinut prin tratarea silicatului de sodiu cu acid sulfuric. După spălare şi uscare se obţine un produs cu porozitate mare, care după mărunţire se poate folosi pentru uscarea gazelor; ▪ răşini schimbătoare de ioni naturale sau sintetice sub formă de granule mici (1...5 mm). Prin procedee chimice se fixează pe suprafaţa granulelor ioni activi care-şi menţin polaritatea şi se pot asocia printr-o reacţie simplă cu ioni de sarcină contrară (din substanţa ce trebuie adsorbită). Orice adsorbant, potrivit legilor difuziei, adsoarbe o cantitate bine determinată de adsorbit, ajungând la saturaţie. Pentru a fi refolosit, adsorbantul trebuie regenerat, prin operaţii de spălare şi uscare.

13.4. UTILAJE FOLOSITE ÎN OPERAŢII BAZATE PE DIFUZIE Utilajele folosite în operaţiile bazate pe difuzie pot fi cu funcţionare discontinua, semicontinuă sau continua. Utilajele cu funcţionare discontinuă au dimensiuni foarte mari pentru capacităţi mici. Datorită acestui neajuns, aceste instalaţii au fost înlocuite cu utilaje continue. 13.4.1. Utilaje pentru extracţia continuă Utilajele pentru extracţia continuă a unei faze lichide dintr-un material solid realizează transportul continuu al materialului în contracurent cu solventul. Clasificarea acestor utilaje se poate face, după tipul sistemului de transport utilizat, în: extractoare bandă; extractoare cu melc sau palete elicoidale; extractoare rotative cu tambur sau disc.

463

Extractoarele-bandă Acestea pot fi folosite în operaţia de extracţie a zahărului din tăiţeii de sfeclă sau a uleiului din măcinătura de floarea-soarelui. Extractorul De Smet (Fig. 13.4), care este cu transportor orizontal cu sită, lucrează prin percolare, cu capacitatea de 200t/zi şi mai mare; durata extracţiei (135-150) min.; grosimea materialului pe bandă (1,0-1,7) m; miscela recirculată 10 m³/h, concentraţia miscelei 25%, ulei în şrot 1 %.

Fig. 13.4. Extractorul cu bandă De Smet 1 - racord alimentare măcinătură; 2 - ecluză alimentare; 3 - buncăr de alimentare; 4 - tambur de acţionare a benzii; 5 - dispozitiv de reglare a grosimii stratului de măcinătură; 6 - pulverizatoare miscelă; 7 - pâlnii colectoare miscelă; 8 - pompe de recirculare a miscelei; 9 - greble pentru spargerea crustei la suprafaţa măcinăturii; 10 - sifon pentru miscelă concentrată; 11 - pompă miscelă concentrată; 12 - ecluză pentru şrot; 13 - pulverizator pentru dizolvant.

Extractorul funcţionează pe principiul extracţiei continue, la care diferenţa de concentraţii în lungul benzii se modifică continuu, uniform. Alimentarea cu măcinătura supusă extracţiei se face prin buncărul de alimentare 3, după acesta existând dispozitivul 5 de reglare a grosimii stratului de măcinătură pe bandă. Tamburul din capătul de alimentare cu material este plasat mai jos faţă de tamburul din capătul de evacuare, astfel ca înclinaţia mică a benzii să permită scurgerea unei părţi din 464

solvent dintr-o zonă în alta, peste măcinătura de pe bandă şi pentru a preîntâmpina scurgerea dizolvantului în buncărul de evacuare. La capătul opus al benzii, măcinătura epuizată este evacuată prin buncărul de descărcare şi ecluza pentru şrot 12. Banda transportoare are o mişcare sacadată (la 14 s înaintează 75 mm) astfel încât să oprească materialul pentru a fi supus difuziei. Extracţia se realizează în contracurent. Dizolvantul (benzina) este stropită deasupra stratului de material în faza finală a extracţiei cu pulverizatorul 13. După parcurgerea stratului de material, dizolvantul este colectat de pâlniile colectoare 7, amplasate între cele 2 ramuri ale benzii si cu ajutorul pompelor 8 este stropit deasupra măcinăturii de pe bandă cu pulverizatoarele 6. Datorită sistemului de mişcare sacadată, pompelor de circulaţie şi sistemului de stropire, extracţia în acest aparat se realizează în opt trepte. La capătul la care intră măcinătura proaspătă se pompează miscela cea mai concentrată (cu sifonul 10 si pompa 11), iar dizolvantul curat (benzina) intră în partea finală prin pulverizatorul 13, unde se află materialul cel mai epuizat. Pe parcursul procesului, miscela (ulei+dizolvant) îşi măreşte treptat concentraţia. Pâlniile 7 de colectare a miscelei se montează parţial în trepte, pentru asigurarea unor legături prin preaplin, în sensul curgerii miscelei către gura de alimentare cu măcinătură proaspătă.

Extractorul-melc Acesta funcţionează prin transportarea continuă a materialului supus difuziei, cu ajutorul unui melc; în contracurent cu acesta circulă solventul. Extractorul cu melc vertical (fig. 13.5) este format dintr-un turn 1 montat vertical, în interiorul căruia se roteşte un ax format din tronsoanele tubulare 2 pe care se fixează spirele elicoidale 3 (pe câte o singură Fig. 13.5. Extractorul melc

înfăşurare) distanţate între ele. Pe faţa interioară se

465

montează mai multe aripioare 4 care frânează mişcarea de rotaţie a tăiţeilor astfel încât efectul de presare să fie maxim. Aceste palete, fixate perpendicular pe axa turnului realizează şi reglarea debitului de tăiţei ce circulă prin turn. La baza turnului se montează un răzuitor 6, iar lateral pe turn, se sudează racordul 7 de alimentare a amestecului de tăiţei şi zeamă de difuzie. Sub peretele perforat. 5, turnul se termină cu un colector 8 prin care zeama de difuzie concentrată se scurge spre exterior. La partea superioară a turnului, deasupra ultimei spire de presare se montează un melc 9 cu înclinaţie mică de scurgere spre interiorul turnului. Acest melc transportă tăiţeii şi-i presează, evacuându-i cu un conţinut foarte redus de zahăr, prin racordul 10. La nivelul melcului de presare se alimentează apă curată prin racordul 11 pentru spălarea finală a borhotului de tăiţei din capătul turnului. Sub presa de borhot se află racordul 12 de scurgere a zemii care este reintrodusă în turn prin racordul 13. Pe turnului

platforma (care

poate

avea 3...6 m diametru) se află mecanismul de antrenare compus din grupul de reducere, a turaţiei

14

şi

electromotorul 15. Tot ansamblul se sprijină pe suporturile 16 foarte rezistente,

construite

din bare de oţel. Extractorul cu două coloane

Este

construit

din cilindrii verticali 1 Fig. 13.6. Extractorul cu două coloane

466

şi 2 legaţi între ei cu

cilindrul orizontal 3 (Fig. 13.6). În fiecare cilindru se află câte un melc transportor 4. Melcul din cilindrul 1, acţionat de la motor prin reductorul 5, asigură alimentarea extractorului cu măcinătură ce este adusă de transportorul 6 prin tubul 7. Deoarece în această zonă, conţinutul de ulei al măcinăturii este maxim, aici se realizează spălarea cu miscelă (amestec de solvent şi ulei), adusă din coloana 2 pentru a se realiza o concentraţie mare în component difuzat (ulei). Miscela concentrată se evacuează prin sita cilindrica 8 montată pe o porţiune a coloanei 1, spre racordul 9. Melcul din cilindrul orizontal, acţionat de la motor prin reductorul 10, transportă măcinătura parţial extrasă în coloana a doua. În această coloană melcul ridică măcinătura spre gura de evacuare 11, montată la partea superioară. Grupul 12 de transmitere a mişcării asigură deplasarea măcinăturii cu viteză mică, astfel încât să se poată scurge toată miscela spre partea inferioară, de unde se evacuează prin ochiurile sitei 13 spre racordul 14. Spălarea măcinăturii extrase se realizează cu solvent curat adus prin racordurile 15, în scopul epuizării complete a uleiului. Difuzorul orizontal cu transportor dublu Acesta este construit, din carcasa 1 în care se montează arborii 2, 2' pe a căror suprafaţă laterală se sudează benzile de tablă, formând eticele 3, 3' (Fig. 13.7).

Fig. 13.7. Difuzorul orizontal

467

Cele două elice se rotesc în sens contrar şi sunt astfel montate încât să se întrepătrundă, formând o zonă prin care se realizează o mai bună amestecare şi presare a tăiţeilor. Jgheabul 4 în care se montează elicele este uşor înclinat, permiţând zemii de difuzie să se scurgă din capătul de alimentare de la racordul 5, spre cel de evacuare la racordul 6. Tăiţeii circulă în contracurent cu apa; fiind alimentaţi prin racordul 7, străbat difuzorul şi după ce au fost supuşi difuziei sunt scoşi din aparat cu ajutorul roţii elevatoare 8 prin racordul 9. Pe partea inferioară a carcasei se montează mantalele 10 pentru aburul de încălzire. Antrenarea arborelui se realizează de la unul din capete, de către un electromotor printr-un reductor. Deoarece axul este foarte lung, în afară de reazemele 11 din capacele carcasei se montează şi lagărele intermediare 12. Funcţionarea acestui difuzor este complet automatizată (fig. 13.8). Conform procesului tehnologic, banda 1 este alimentată de cântarul 2, al cărui transmiţător 3 comandă regulatorul 4 pentru debitul de apă, deschizând astfel robinetul 5 de apă proaspătă.

Fig. 13.8. Automatizarea difuzorului orizontal

Concomitent se înregistrează automat cantitatea de apa prin dispozitivul 6, ce opreşte alimentarea cu apă, atunci când debitul a atins valoarea stabilită. Încălzirea se realizează automat, de la dispozitivul de înregistrare a temperaturii 7 prin regulatorul 8 care comandă robinetul 9 de alimentare. Nivelul apei din difuzor este menţinut constant printr-un dispozitiv 10, ce înregistrează nivelul apei în prizele de nivel 11 şi 12; de aici se transmite comanda robinetului 13 ce 468

deschide conducta de refulare pornind totodată şi pompa 14, astfel încât acesta să evacueze surplusul de apă din difuzor. Temperaturile zemii de difuzie în capătul de evacuare a borhotului şi a apei (de la presele de borhot ce se alimentează prin racordul 15) sunt înregistrate de termometrele 16, 17 şi citite la înregistratorul 18. Extractorul rotativ Extractoarele rotative sunt utilizate pentru extragerea, prin difuzie, a zahărului din sfecla de zahăr sau a uleiului din măcinătura de floarea-soarelui. Aceste extractoare pot fi sub formă de tambur sau disc. Difuzorul rotativ cu tambur (fig. 13.8.) se compune în principal dintr-un tambur orizontal de oţel, care se învârte pe două role de susţinere prin intermediul a două bandaje. Mişcarea de rotaţie se realizează prin intermediul unei coroane dinţate. În interiorul cilindrului sunt fixate 2 spirale cu începuturi decalate la 180o unul faţă de altul, care formează două culoare elicoidale (2 rânduri de compartimente distincte ce dirijează zeama în două curente paralele).

Fig. 13.8. Instalaţia de difuzie rotativă (RT) a - vedere generală; b - secţiune longitudinală; 1 – tambur; 2 – role exterioare tamburului; 3 – role de sprijin ale tamburului; 4, 5 – mecanismul de acţionare melc-roată melcată; 6 – sistemul electromotor-variator de turaţie;

469

În partea de mijloc, pe toată lungimea axei tamburului, există un spaţiu gol, cu secţiune pătrată, prin care zeama trece dintr-un compartiment în altul. Pe toată lungimea cilindrului există un perete despărţitor format dintr-o placă compactă în partea central şi perforată în părţile marginale. De placa centrală sunt fixate table înclinate care dirijează trecerea tăiţeilor dintr-un compartiment în altul (fig. 13.9). Sensul de înclinare al tablelor este astfel stabilit încât atunci când tamburul se roteşte, tăiţeii alunecă în sens invers sensului de înaintare a spiralelor. Când tamburul se roteşte, placa perforată ridică tăiţeii şi îi scoate din zeamă, iar când înclinaţia plăcii este destul de mare, tăiţeii alunecă pe tablele înclinate în compartimentul următor. La fiecare turaţie a tamburului, datorită celor, două spire, zeama se deplasează în două compartimente iar tăiţeii în sens invers numai într-un singur compartiment. Temperatura din tambur este de 70oC, durata de deplasare a tăiţeilor este de 100 min., iar a zemii de difuzie de 50 min.

Fig. 13.9. Instalaţia de difuzie rotativă (RT). a – secţiune transversală; b – detaliu privind poziţionarea tablelor înclinate

470

Extractorul rotativ disc cu compartimente Este utilizat la extracţia uleiului. Acesta este de forma unui cilindru 1, de diametru mare şi înălţime mică, împărţit în cinci compartimente C I...CV. La baza cilindrului, în fiecare compartiment se află o sită pe care se aşează stratul de măcinătură. Mişcarea de rotaţie este transmisă axului 2 de la electromotor, printr-un reductor ele turaţie aflat sub cilindru. Atât alimentarea, cât şi evacuarea extractorului sunt realizate de transportoare-melc. În primul transportor de alimentare 3 se aduce măcinătură prin racordul 4. Deasupra măcinăturii, în capătul de alimentare a şnecului, se aduce prin racordul o miscela foarte concentrată ce s-a scurs de sub sita aflată in compartimentul CIII. Al doilea melc de alimentare 6 este înclinat astfel încât să scurgă miscela concentrată prin racordul 7, iar măcinătură uşor presată să intre in compartimentul CI.

Fig. 13.10. Extractorul disc

Prin rotire, discul ajunge cu compartimentul CV, sub gura de alimentare 8. În acest timp, compartimentul CII este în fază de spălare cu miscelă şi sub sită se scurge miscela în

471

colectorul II, aceasta fiind apoi evacuată spre distilare. În continuare, compartimentul CI ajunge deasupra colectorului III, care colectează miscelă ce se recirculă, iar la alimentare ajunge compartimentul CIV. La o nouă rotire, compartimentul CI ajunge deasupra colectorului IV, care colectează miscela ce se recirculă în compartimentul următor. În ultima parte a rotirii discului, compartimentul CI ajunge deasupra colectorului V, care colectează miscela ce se recirculă. În acest timp, deasupra compartimentului CI se aduce solvent curat pentru o ultimă spălare. Apoi, în ultima parte a rotirii discului, în compartimentul CI se aduc sub sită vapori de solvent, care desfundă orificiile. În acest timp, borhotul este descărcat spre şnecul de evacuare. Prin rotirea discului, succesiv, toate compartimentele trec prin fazele descrise anterior. 13.4.2. Aparate folosite pentru absorbţie Aparatele utilizate pentru absorbţia gazelor în lichide funcţionează prin amestecarea gazului în lichid până ce acesta dizolvă gazul. Gazul poate fi împrăştiat direct în lichid sau se aduce la suprafaţa unei pelicule de lichid. Aparatele în care se realizează absorbţia se numesc absorbere, cele mai utilizate fiind: absorberul cu umplutură de ceramică, absorberul cu injectarea gazului, absorberul cu barbotare. Absorberul cu umplutură de ceramică. În acest absorber, absorbţia gazului se face prin difuzie in pelicula de lichid ce se obţine pe suprafaţa inelelor de ceramică. Absorberul (fig. 13.11.a) este construit din trei sau patru tronsoane 1 de diametru mic, aşezate suprapus, formând o coloană. La nivelul de separare a tronsoanelor se fixează o placă 2 dintr-un material poros, pe care se găsesc canale de scurgere (fig. 13.11.b). Pe plăci se aşează într-un strat uniform umplutura de inele din ceramică (fig. 13.11.c). Se pot folosi corpuri mici de forme variate, care să prezinte suprafaţă mare pentru un volum mic ocupat. Coloana este prevăzută cu racorduri de alimentare a gazului 3 şi a apei 4, precum şi cu racorduri de evacuare a apei cu absorbit 5 şi a gazului rămas în exces 6. Gazul ce trebuie absorbit se aduce cu presiune mare prin conducta 1 la duza 2 a injectorului (fig. 13.12.a). Când gazul iese din duză, viteza lui creşte şi face ca jetul să intre în duza 3; în acelaşi timp în gulerul 4 se creează o depresiune, care va permite intrarea lichidului din camera de alimentare 5. La ieşirea din duză, energia cinetică a lichidului se transformă în energie potenţială treptat, pe măsură ce lichidul cu absorbit străbate difuzorul 6, îndreptându472

se spre vasul de acumulare. Această presiune creşte în defavoarea vitezei care scade în vas, lichidul cu absorbit se află la o presiune mare care asigură evacuarea mai departe, fie spre o instalaţie de dozare (ca în cazul băuturilor răcoritoare), fie spre un alt aparat din fluxul tehnologic.

Fig. 13.11. Absorber cu umplutură de ceramică

Absorber cu injectarea gazului Pentru dozarea corectă a cantităţii de lichid se utilizează piesa 7 care măreşte sau micşorează orificiul inelar de trecere spre camera de amestec. Raportul lichid-gaz se corectează automat prin robinetele magnetice 8 şi 9. În industria zahărului tratarea cu bioxid de sulf a zemii de difuzie se realizează în mod continuu cu ajutorul unui absorber ca injecţia gazului (fig. 13.12.b), care realizează difuzia chiar în camera de amestec 3 a injectorului. De aici, amestecul gaz lichid intră, prin conducta 6, în vasul de acumulare 1. Excesul de gaz este îndepărtat prin conducta 8, iar amestecul (zeama de difuzie saturată) se elimină prin preaplinul 7. 473

Fig. 13.12. Absorber cu injectarea gazului

Absorberele prin barbotarea gazului Acestea realizează difuzia fie prin amestecarea gazului cu lichidul in vasele 1 cu mişcare de rotaţie (fig. 13.13, a, b), fie prin barbotarea gazului în lichidul din vasele cilindrice sau de pe talerele 2 ale unei coloane 3 (fig. 13.13, c, d), fie prin pulverizarea lichidului cu ajutorul unui dispozitiv 4 în contracurent cu circulaţia gazului (fig. 13.13, e). Alimentarea aparatelor de absorbţie cu gaz şi lichid se poate face simultan prin conducta dublă 6 sau separat, gazul prin 7 şi lichidul prin 8. Evacuarea lichidului saturat în gazul dizolvat se face prin racordul 9. Gazul rămas nedizolvat se evacuează ca gaz în exces pe la partea superioară prin racordul 5.

Fig. 13.13. Absorber prin barbotarea gazului 474

Instalaţia de absorbţie prin barbotarea gazului (fig. 13.14) este formată din coloana 1 unde se alimentează sirop prin conducta scurtă 2 al cărei capăt este menţinut deasupra nivelului de absorbţie i1. Gazul (CO2) este alimentat cu presiune deasupra lichidului, zonă în care se deplasează reciproc moleculele de suc şi gaz. Pe măsură ce gazul este absorbit în lichid, pompa 3 aspiră amestecul de la baza coloanei şi-l refulează în preabsorbitorul 4 prin conducta 5, în tubul scurt 5' unde se realizează o primă absorbţie. Amestecul obţinut în tubul 5 se scurge peste lichidul din absorbitorul 6. Gazul (CO2) este alimentat la partea superioară, menţinând astfel deasupra lichidului un strat de CO2. Între lichid şi gaz se realizează în continuare difuzia la interfaţa i2 menţinută constant la aceeaşi înălţime prin indicatoarele de minim 7 şi maxim 8 ce comandă pompa de sirop 3. După ce s-a atins gradul de saturaţie corespunzător, pompa 9 evacuează lichidul spre maşina de îmbuteliere.

Fig. 13.14. Instalaţia de absorbţie prin barbotare

Absorberul cu plăci (fig. 13.15) realizează absorbţia în echicurent la interfaţa a două pelicule: lina de lichid (suc de fructe) ce se alimentează prin conducta 1, cealaltă de gaz alimentat prin conducta 2. Plăcile aparatului oferă o suprafaţă mare de absorbţie. 475

Amestecul din absorbitorul 3 este

pompat

cu

pompa

5

în

absorbitorul 4, iar de aici prin cădere liberă este transportat în continuare în rezervorul 9, unde se alimentează CO2 pentru a menţine gradul de saturare stabilit anterior. Pentru

menţinerea

unei

atmosfere constante de gaz, plutitorul 6 poate comanda deschiderea supapei 7 (în cazul când presiunea prea mare a gazului a determinat coborârea nivelului în rezervor). Lichidul saturat este trecut cu pompa 8 în instalaţia de îmbuteliere.

Fig. 13.15. Instalaţia de absorbţie cu plăci

13.4.3. Aparate pentru adsorbţie Adsorberul discontinuu cu strat de cărbune activ (fig. 13.16.a) este utilizat pentru a reţine substanţele colorante din ulei. Este construit sub forma unui cilindru 1 cu fundul conic, la baza căruia se află o sită montată pe cornierul 3 (fig. 13.16.b).

Fig. 13.16. Adsorberul discontinuu

476

Adsorbantul se introduce prin gurile de alimentare 4, iar lichidul ce conţine adsorbitul se aduce prin tubul central 5 care, la partea superioară străbate prin gulerul 6 ce comunică cu colectorul de gaze 7. În colectorul de gaze se strânge adsorbitul în timpul fazei de desorbţie. Din acest colector, adsorbitul se elimină prin racordul 8. Adsorbantul se poate descărca prin racordul 9, iar lichidul curat prin racordul 10. Adsorberul funcţionează discontinuu în două cicluri: de adsorbţie şi de regenerare prin desorbţie. În ciclul de adsorbţie, racordurile 8 şi 9 sunt închise: stratul de adsorbant adus prin gurile 4 se aşează în strat uniform pe sita 2, pe care se scurge lichid curat după ce adsorbantul a reţinut adsorbitul.

13.5. EXPLOATAREA, ÎNTREŢINEREA ŞI REPARAREA UTILAJELOR DE DIFUZIE 13.5.1. Extractorul cu bandă Întreţinerea are ca scop asigurarea funcţionării în condiţii normale a extractorului (sau difuzorului) şi a instalaţiilor anexe acestuia până la termenele planificate pentru reparaţii. Exploatarea. La pornirea extractorului se verifică dacă toate capacele și vizoarele sunt închise, iar vanele de golire ale colectoarelor şi cele de aspirație ale pompelor multiple sunt deschise. În cazul extracției cu solvenți volatili (cazul extracției uleiului cu benzină), pentru a evita pierderile de solvent prin neetanșeități, extractorul trebuie adus la o depresiune de cca 1-3 mm coloana de apă, în care scop este prevăzut cu un ejector care folosește abur. Imediat ce materialul atinge nivelul normal pe întreaga lățime a benzii, se deschide ușor ventilul de abur al ejectorului, în așa fel încât să se obțină depresiunea prescrisa în extractor. Apoi se pornește banda extractorului, iar când materialul ajunge sub prima serie de pulverizare se pornește pompa de solvent concentrat în substanța extrasa. După spălarea materialului cu solvent concentrat în substanța extrasă se pornesc celelalte pompe centrifuge de solvent cu substanța extrasă. În continuare, se alimentează succesiv pulverizatoarele sub care materialul atinge înălțimea normala. Debitul lor se reglează astfel încât sa se evite inundarea materialului. Se pun în funcțiune apoi încălzitoarele de solvent cu substanța extrasă, reglând debitul de abur astfel încât să se evite evaporarea solventului şi deci creșterea presiunii în extractor.

477

Când materialul a atins treapta de spălare cu solvent, se oprește banda extractorului până ce solventul care circulă în ultima pompă conține sub 0,3% substanța extrasa. În timpul funcționarii extractorului, bandele de reglaj a debitului de solvent cu substanța extrasă vor fi astfel reglate încât acumulările de solvent cu substanța extrasă ce se formează între taluzurile materialului de pe banda să nu se reverse şi să nu producă amestecarea solvenților de diferite concentrații în substanța extrasă. Se va urmări, în special, menținerea temperaturii solvenților cu substanța extrasă între limitele prescrise, precum şi concentrația acestora, mai ales pentru cea rezultată la ultima spălare a materialului, care nu trebuie sa fie mai mare de 0,3%. Dacă conține peste 0,3% substanța extrasă, trebuie oprită banda, iar în continuare se reduce viteza acestuia. La oprirea extractorului, se oprește alimentarea cu material si se închid vanele pulverizatoarelor, pe măsura ce banda se golește. În momentul când ultima porțiune de material epuizat ajunge sub pulverizatorul de solvent pur se opresc pompele de solvenți cu substanța extrasă şi apoi cea de solvent pur. Întreaga instalație este controlata şi reglată automat de la un tablou central de comandă, supravegheat de către un singur operator. În timpul exploatării se va observa schema sinoptică a tabloului de comandă, pentru a constata eventualele abateri de la funcționarea normală a utilajelor. În industria zaharului se întâlnesc difuzoare cu banda tip De Smet având capacitați de 600; 1300; 1600; 2000 şi 3000 t sfeclă prelucrată în 24 ore. Întreținerea tehnică. Principalele lucrări de întreținere au ca scop asigurarea funcționarii în condiții normale a extractorului sau difuzorului până la termenele planificate pentru reparații, cât și a instalațiilor anexe acestuia. Banda transportoare, compusă din grătare cu zăbrele, trebuie să aibă o înclinare de 2° şi să fie permanent închisa. Întinderea benzii se face prin acționarea dispozitivului de la tamburul de întindere. Banda de transport circula pe partea inferioara descoperită, dedesubtul carcasei metalice, cu viteze mici, de 300 mm/minut, aşa că se poate controla ușor starea ei. Se va controla și sistemul hidraulic automat de acționare intermitentă a benzii de transport. La fiecare 14 sec banda înaintează 75 mm. Viteza benzii se poate regla după necesitățile dictate de procesul tehnologic al extracției sau difuziei. Se va regla periodic dispozitivul de periere a benzii, care asigură curățirea acestuia de materialul prelucrat. Periile uzate se schimbă. Pe extractor sunt montate ferestruici de observație, care permit din exterior controlul 478

vizual al procesului de extracție sau de difuziune din diverse zone. Geamurile respective trebuie curățate periodic, iar în caz ca se sparg, se înlocuiesc. Este necesar să se asigure lubrifierea corespunzătoare a tuturor lagărelor și a reductoarelor. După numărul de ore prescris, lubrifianții vor fi înlocuiți. Trebuie să se urmărească modul de funcționare al electromotoarelor; în caz ca aparatele de măsura și control indică apariția unor suprasarcini, se vor lua imediat masuri de depistare a cauzelor ce produc supraîncărcarea acestora, oprindu-se instalația până la înlăturarea defecțiunilor respective. Pompele de circulație a solvenților cu substanța extrasa trebuie supravegheate. Se iau masuri de înlăturare a producerii cavitației și dezamorsării acestora, asigurându-se o montare corespunzătoare și o întreținere corecta a armaturilor, astfel încât rețeaua de circulație să fie perfect etanșata. Este necesar sa existe cel puțin o pompă de rezervă care să fie introdusă în circuit, atunci când apare o avarie la una din pompele de serviciu. Duzele sau pulverizatoarele de solvent trebuie periodic controlate și desfundate. Cele uzate se înlocuiesc. Reparaţiile curente de gradul I (RC 1) se execută la întreruperile planificate, iar cele de gradul al II-lea (RC 2) anual, în perioadele de remont. Se efectuează: ▪ curăţirea şi revizia sistemului de acţionare hidraulică a benzii transportoare; ▪ revizia benzii şi a tamburelor; ▪ revizia reductoarelor şi a transmisiilor; ▪ revizia pompelor centrifuge şi a reţelelor de conducte. Se înlocuiesc: uleiul de ungere din reductoare şi lagăre; rulmenţii uzaţi; garniturile de etanşare la armături; dispozitivele de pulverizare uzate, periile de curăţire a benzii. Se verifică prin organele de metrologie, aparatele de măsură şi control. De asemenea, se face vopsirea anticorosivă a utilajului. Reparaţiile capitale (RK), planificate după 5...7 ani de funcţionare, prevăd un volum mult mai mare de lucrări. Utilajul trebuie demontat complet pe subansambluri, repararea acestora făcându-se de regulă în atelierul mecanic al întreprinderii. Se înlocuiesc piesele uzate, ca: rulmenţi, angrenaje, transmisii, dispozitive de pulverizare, armături, conducte, colectoare de solvent cu substanţă extrasă, aparate de măsură şi control etc. Se recondiţionează şi se repară: banda transportoare, tamburul de acţionare, reductorul, sistemul de acţionare hidraulică, pompele de vehiculare a solventului. 479

13.5.2. Extractorul melc Instalațiile de difuzie sunt caracterizate de extractoarele cu melc vertical și cele formate din doi melci transportori. La ambele extractoare exploatarea reprezintă factorul de cea mai mare importantă Exploatarea instalaţiei. Turnul de difuziune cu melc vertical constituie utilajul de baza al unei instalații complexe, în componenta căreia, intra: mașinile de tăiței; banda de transport; cântarul automat, preîncălzitorul de tăiței, care încălzește tăițeii până la 45°C cu zeama din opăritor, colectată apoi în rezervorul, de unde este pompată, prin prinzătorul de pulpe, în fabricație ca zeama de difuzie; opritorul, în care tăițeii sunt opăriți cu zeamă recirculată la o temperatură de 85....90°C, pompa care alimentează cu amestec de tăiței și zeamă turnul de difuzie; prizele pentru zeama de recirculare, care trece, prin prinzătorul de nisip și preîncălzitoare, la opăritor și, prin priza, la încălzitorul de tăiței. În aceste utilaje premergătoare turnului de difuziune se face pregătirea mecanică și termică a sfeclei de zahar, în vederea extracției zaharului prin difuziune la un randament cât mai ridicat, cu un consum minim de energie mecanică și termică. Instalație mai cuprinde: sistemul de evacuare a borhotului rezultat din epuizarea tăițeilor în zahar care, prin cei doi melci, asigura şi o ușoara presare; transportorul-distribuitor cu melc, care alimentează cu borhot presele, rețeaua de alimentare cu apă de difuziune, compusă din rezervor și preîncălzitor și rețeaua de recirculare a apelor rezultate de la presarea borhotului în colectoare; aceste ape care sunt curățate de pulpă în separator (prinzător), sterilizate cu clor sau bioxid de sulf și preîncălzite, înainte de a fi introduse în turnul de difuziune prin preîncălzitor. În turnul de difuziune trebuie menținuta o temperatura cuprinsă între 70 și 740C. Exploatarea instalației impune reglarea parametrilor funcționali ai aparatelor și utilajelor componente, în corelare perfectă cu regimul de lucru al turnului de difuziune. Exploatarea unei asemenea instalații prin reglarea manuală este practic imposibilă și lipsită de eficientă. De aceea, întreaga instalație este automatizată. Debitul de tăiței ce intră în opritor este reglat prin intermediul cântarului automat plasat pe banda transportoare a tăițeilor și prin regulatorul (proporțional integrat) care, în funcție de impulsurile primite, reglează debitul total de tăiței al mașinilor de tăiat, prin variația 480

turației mecanismelor de taiere la una sau doua mașini, restul rămânând cu turație constantă. Debitul de zeama de difuziune care părăsește instalația se reglează prin intermediul debitmetrului și al regulatorului, care sunt în interacțiune cu regulatorul de tăieței. Debitul de zeama recirculata este reglat prin intermediul traductorului de nivel și al regulatorului, care acționează vana automată, reglând debitul de amestec - tăiței - zeamă, ce intra în turnul de difuziune. Temperatura zemii de recirculare este reglată prin intermediul termocuplelor, ale căror relee trimit semnale electrice regulatorului, ce acționează vana automata de pe conducta de admisie a aburului de încălzire. Debitul de apa de difuziune introdusă în turnul de extracție este reglat prin intermediul traductorului de nivel și a regulatorului, care acționează asupra ventilului automat plasat pe conductele de admisie a apei proaspete ce completează apa recirculată de la presele de borhot, până la atingerea nivelului necesar. Temperatura în turnul de difuziune este menținuta în limitele 70-74°C, prin reglarea temperaturii apei introduse în turn cu ajutorul termocuplului şi a releului care transmit impulsuri regulatorului, ce acționează ventilul automat de pe conducta de admisie a aburului de încălzire al preîncălzitorului. Debitul de apă de condens ce intră în rezervorul de apă proaspătă este reglat în funcție de temperatura pe care apa proaspătă trebuie sa o aibă la intrarea în turn; termocuplul și releul transmit impulsuri regulatorului care acționează asupra ventilului automat de pe conducta de condens. Nivelul în rezervorul de apă proaspăta este menținut constant prin reglarea debitului de apa barometrică admisă, folosind traductorul de nivel și regulatorul. Apa proaspătă este tratată cu acid pentru corectarea pH-ului; cantitatea de acid adăugată se reglează printr-un regulator de pH, care transmite impulsuri regulatorului, ce acționează asupra debitului prin ventilul automat respectiv. Pentru omogenizarea apei tratate, aceasta se recirculă cu pompa. În timpul exploatării se supraveghează regimul normal de lucru al turnului de difuziune și ale celorlalte utilaje componente ale instalației, verificând funcționarea lor cu ajutorul tabloului sinoptic. Se controlează frecvent debitul de zeamă de difuziune care iese din instalație (subtirajul); debitul de amestec de tăiței și zeama care intră în turn; nivelul apelor de difuziune în turn; temperatura în timpul difuziei; temperatura, nivelul si debitele de apă, zeama de tăiței la celelalte utilaje.

481

Întreţinerea instalaţiei. Principalele lucrări de întreţinere se execută la melcul de evacuare a borhotului, respectiv la roata elevatoare cu cupe. Se va asigura etanşarea presetupelor, pentru a se evita impurificarea cu ulei a produselor ce se prelucrează. La turnul de difuzie se va controla permanent starea sitei şi a răzuitorului de la dispozitivul de alimentare cu tăiţei, montat la partea inferioară, în cazul ruperii acestora se vor înlocui cu piese de rezervă. Vor fi întreţinute în stare corespunzătoare sticle circulare de observaţie, tecile pentru termometre şi robinetele racordurilor de luat: probe montate pe toată înălţimea turnului, respectiv pe toată lungimea difuzorului orizontal. Se vor executa toate lucrările de întreţinere ale reţelelor de conducte şi ale armăturilor aferente acestora, ale pompelor de vehiculare a lichidelor şi ale celorlalte utilaje şi aparate ce compun instalaţia. Întreţinerea instalaţiei de automatizare trebuie să fie realizată de personal calificat, specializat în aparate de măsură, control şi automatizare. Reparaţiile curente se execută anual şi cuprind următoarele lucrări: ▪ se deschid difuzoarele şi se curăţă de resturile de material şi depuneri; ▪ se deschid reductoarele şi se verifică starea angrenajelor, a lagărelor şi uleiului; dacă este cazul se schimbă uleiul şi se înlocuiesc rulmenţii uzaţi, garniturile de etanşare, roţile uzate sau cu dantură fisurată; ▪ se controlează melcii transportori; se verifică coaxialitatea arborilor şi gradul de uzură a spirelor, înlocuindu-se cele uzate sau deformate; ▪ se verifică şi se repară dispozitivele de alimentare cu tăiţei şi şnecul, respectiv roata elevatoare pentru evacuarea borhotului; ▪ se şlefuiesc supapele ventilelor de abur, se curăţă vanele, se schimbă garniturile de etanşare la presetupe, se înlocuiesc garniturile uzate de la capace; ▪ se verifică aparatura de măsură şi control prin organele de metrologie; ▪ se verifică sitele, buloanele capacelor şi şuruburilor de fixare a suporturilor; ▪ se curăţă şi se verifică starea de uzură a suprafeţei de încălzire a jgheabului cu manta, de la difuzorul orizontal; ▪ se verifică şi se repară izolaţia termică în locurile deteriorate; ▪ se execută vopsirea de protecţie şi anticorosivă. 482

Reparaţiile capitale (RK) se execută la 5...7 ani şi cuprind lucrările: -

demontarea aparatului pe subansambluri şi revizia lui generală; transportoarele cu grad mare de uzură se înlocuiesc;

-

revizia generală a melcilor, recondiţionarea acestora, înlocuirea pieselor uzate;

-

schimbarea reductoarelor, înlocuirea rulmenţilor la lagărele intermediare ;

-

înlocuirea dispozitivului de alimentare cu tăiţei;

-

repararea suprafeţei de schimb de căldură (manta) şi probarea la presiune a acesteia;

-

refacerea totală a izolaţiei termice;

-

înlocuirea robinetelor şi vanelor uzate, a armăturilor necorespunzătoare, a porţiunilor de conducte ce nu mai prezintă siguranţă,

-

revizia instalaţiei de automatizare şi a elementelor componente, de către personal cu calificare corespunzătoare sau unităţi specializate.

13.5.3. Extractoare rotative Exploatarea instalației. Extractoarele cu tambur rotativ orizontal constituie utilajul de bază al instalațiilor de difuziune, utilizate în fabricile de zahăr. Instalația este complet automatizată, fiind condusă de la un tablou central, pe care sunt montate aparatele de măsura și control ce indică toți parametrii realizați în exploatare. De la tabloul sinoptic, se poate supraveghea modul de funcționare a instalației, conducerea acesteia putând fi asigurată de un singur operator. La instalația de difuziune, circuitele de automatizare și semnalizare asigură: ▪ controlul nivelului sfeclei de zahar în buncărele mașinilor de tăiat sfecla, printr-un sistem de semnalizare cu becuri; ▪ măsurarea la cântarul automat a cantității de tăiței introduși în opăritor, prin șnecul transportor și înregistrarea acesteia prin impulsuri transmise de un regulator pneumatic la înregistrator; ▪ reglarea debitului de tăiței produși de mașinile de tăiat prin impulsuri trimise de la cântarul automat la variatorul de turație al motoarelor mașinilor de tăiat; ▪ reglarea debitului de sfeclă ce intra în fabrică prin impulsurile trimise de la cântarul automat la sistemul de acționare a rotii dozatoare așezata pe canalul central de alimentare cu sfeclă; ▪ reglarea turației tamburilor de difuziune prin impulsurile transmise de la cântarul automat 483

variatorului de turație, ce acționează asupra electromotorului de antrenare a tamburului; ▪ reglarea debitului de apă caldă și rece ce intra în tambur prin intermediul vanelor automate, acționate de regulatoarele înregistratoare de debit; ▪ reglarea automată a debitului de zeamă de difuzie ce iese din instalație, prin vana automată acționată de relee, ale regulatorului de nivel de la rezervorul de recirculare; ▪ reglarea automată a temperaturii zemii recirculate, utilizate la opăritor prin intermediul regulatorului, înregistrarea de temperatura ce acționează asupra ventilelor automate care reglează cantitatea de abur ce intra în preîncălzitoare; ▪ reglarea automată a temperaturii apei calde de difuziune printr-un traductor de temperatura, montat în rezervorul de apă caldă, de care, prin regulatorul pneumatic, se acționează asupra ventilului automat de pe conducta de intrare a aburului; ▪ înregistrarea temperaturii apei calde și a apei reci la înregistratoare; ▪ menținerea nivelului constant al apei în rezervoarele de apă caldă și apa rece, prin intermediul regulatoarelor de nivel cu plutitor. Caracteristici. Se construiesc extractoare cu tambur rotativ, având capacitatea de prelucrare cuprinsa între 600-6500 tone sfeclă prelucrată în 24 ore, timpul de difuziune fiind de cca 100 min. Lungimea, diametrul și turația sunt funcție de capacitatea de prelucrare. Extractorul rotativ vertical cu compartimente este utilizat mai ales în industria uleiului, la extracția acestuia cu benzină. La pornire, este necesar sa se facă verificarea funcționarii în gol, după care se întrerupe acționarea și se pornește pompa de solvent, pentru a introduce benzina până când toate colectoarele de miscela sunt pline cu solvent. Se pune în funcțiune sistemul de acționare mecanică sau hidraulică a axului compartimentelor și transportorul de alimentare cu material. Se pornește pompa de recirculare a miscelei pentru îmbibarea măcinăturii cu benzină. Se așteaptă umplerea compartimentelor de extracție, se pornesc pompele de circulație a miscelei și se reglează debitul de solvent (miscela). Se pun în funcțiune filtrul de miscela și sistemul hidraulic de evacuare a șrotului, reglându-se astfel încât să se efectueze o golire la 3 minute. Se controlează frecvent: • dacă cantitatea de miscelă introdusă în fiecare compartiment este convenabila; • nivelul lichidelor pentru evitarea deversărilor; • temperatura măcinăturii, care nu trebuie sa depășească 50°. La oprire se efectuează lucrările în ordinea inversă pornirii. Caracteristici. 484

Înălțimea stratului de material în compartimentele de extractie este de 1,3-1,5 m, temperatura măcinăturii și a benzinei, maximum 50°C; durata unei rotații complete 100-300 minute. Întretinerea instalaţiei. La difuzorul rotativ al instalației lucrările de întreținere constau în: controlul ungerii reductorului și al lagărelor; verificarea bandajelor şi a rolelor de sprijin; strângerea periodică a buloanelor de ancorare a lagărelor de sprijin pe fundații; supravegherea șnecului de alimentare cu tăiței și a transportorului elicoidal de borhot; verificarea armaturilor de pe rețelele de transport, înlocuirea garniturilor de etanșare uzate și supravegherea variatorului de turație a electromotorului de acționare a tobei. La extractorul rotativ cu compartimente se controlează sistemul de acționare hidraulică și temperatura uleiului din sistem; încărcarea motoarelor; starea rolelor şi a șnecurilor; pompele de solvent și de evacuare a borhotului; etanșeitatea carcasei și a colectoarelor de miscelă; starea sitelor de separare a miscelei; etanşeitatea reţelelor de conducte şi a armăturilor; buna funcționare a pulverizatoarelor și a distribuitoarelor de solvent și miscelă recirculată. Reparaţiile curente (RC) cuprind următoarele lucrări:  revizia sitelor şi înlocuirea celor uzate;  revizia sitelor elicoidale din interiorul tamburului şi a compartimentelor de extracţie;  revizia colectoarelor de miscelă la extractorul cu compartimente rotative;  revizia reductoarelor de turaţii, a lagărelor şi angrenajelor;  înlocuirea rulmenţilor uzaţi;  revizia şi repararea bandajelor sau a şinelor de rulare;  revizia rolelor de sprijin şi a lagărelor sale;  verificarea şi repararea şnecurilor de alimentare şi a celor de evacuare a borhotului;  repararea duzelor de la pulverizatoarele de solvent şi miscelă;  revizia pompelor, a conductelor şi armăturilor şi schimbarea garniturilor de etanşare de la capace, flanşe şi presetupe;  verificarea aparatelor de măsură şi control;  recondiţionarea coroanelor dinţate de antrenare;  dacă este cazul se execută şi vopsirea anticorosivă a utilajelor. 485

Reparaţiile capitale se execută la 5...7 ani şi cuprind: - demontarea difuzoarelor şi extractoarelor rotative pe subansambluri; verificarea gradului de uzură a pieselor componente înlocuindu-se cele care nu mai prezintă siguranţă; - înlocuirea sitelor la garniturile de etanşare şi a pulverizatoarelor de solvent; - înlocuirea reductoarelor şi lagărelor uzate; - recondiţionarea şnecurilor transportoare; - înlocuirea bandajelor de rulare, a rolelor uzate şi a coroanelor dinţate de antrenare; - repararea conductelor şi înlocuirea armăturilor uzate; - repararea pompelor sau înlocuirea lor. După reparaţie se execută montarea şt proba de mers în gol, după care se aplică un strat de vopsea. Lucrările de reparaţii la instalaţia de automatizare se execută de către personal specializat în întreţinerea aparatelor de măsură, control şi automatizare sau, în lipsa acestora, de unităţi specializate.

486

14. UTILAJE ŞI INSTALAŢII PENTRU DOZARE ŞI AMBALARE 14.1. AMBALAJE Produsele finite obţinute din procesul tehnologic se supun operaţiilor de dozare şi ambalare fie în scopul păstrării pe o perioadă de timp, fie pentru a fi prezentate în cantităţi mici consumatorilor. Dozarea şi ambalarea se pot realiza în flux continuu, fie că se face dozarea în ambalaje confecţionate în prealabil (pentru recipiente metalice sau din sticlă), fie că dozarea succede la un interval de timp foarte scurt; confecţionarea ambalajului (de exemplu, pentru produsele ambalate în folii sau în cutii de materiale plastice). Industria alimentară realizează o gamă foarte variată de ambalaje din metal, sticlă, materiale plastice sau textile, carton, lemn. Ţinând seama de modul de utilizare, ambalajele pot fi grupate în: ▪

ambalaje pentru desfacerea către consumatori, care se prezintă în forme şi mărimi variate; pe aceste ambalaje se marchează denumirea şi cantitatea produsului conţinut, precum şi indicaţii referitoare la folosire şi păstrare; aceste ambalaje pot fi: recuperabile când sunt din sticlă şi nerecuperabile când sunt confecţionate din metal, materiale plastice, hârtie sau carton;

▪

ambalaje pentru transport, cele care se folosesc la protejarea ambalajelor de desfacere în timpul transportului; acestea pot fi: recuperabile, cum sunt butoaiele din lemn, din metal, recipiente mari, din materiale plastice rezistente, saci din ţesături textile sau fibre sintetice etc.; nerecuperabile, când sunt saci sau ambalaje mari din hârtie, cutii de carton. 14.2. MAŞINI PENTRU DOZAREA MATERIALELOR SOLIDE Operaţia, de dozare a materialelor solide se realizează în funcţie de natura produsului

solid. Se poate stabili cantitatea de produs prin dozarea gravimetrică, deoarece pentru produsele întâlnite în industria alimentară, densitatea volumetrică diferă de la produs la produs.

487

14.2.1. Aparate şi utilaje pentru dozarea discontinuă În funcţie de cantitatea ce trebuie dozată, se utilizează cântare semiautomate sau cu sisteme automate de încărcare, descărcare şi de înregistrare a cantităţii dozate. Cântarul semiautomat (fig. 14.1) este folosit pentru cântărirea produselor solide atârnate, pe linii aeriene (în industria preparatelor de carne) sau pe bandă transportoare (în industria zahărului).

Fig. 14.1. Cântarul semiautomat

În dreptul cântarului, linia 1 este întreruptă (sau banda trece liber peste platforma cântarului), pe porţiunea respectivă aşezându-se limitatorul de deplasare 2 care primeşte şi măsoară produsul. Platforma cântarului este fixată de plafon sau de un cadru metalic prin braţele 3, iar de sistemul de înregistrare prin pârghiile 4, 5 şi 6. De pârghia 7 este fixată contragreutatea 8, în poziţia ce indică o anumită masă a produsului cântărit, pe pârghia 9 ce oscilează în jurul articulaţiei 10. 488

Capătul pârghiei 9 este angrenat prin tijele 11, 12 şi 13 cu pârghia de ridicare 11 pe care se fixează tija acului indicator care se roteşte în faţa unui cadran. Partea de înregistrare care poate fi prevăzută şi cu sistem de înregistrare pe bandă este închisă în carcasa metalică 15 cu vizor din sticlă, sprijinite pe suportul 16. Cântarul automat cu cupă (fig. 14.2) este folosit pentru stabilirea masei de materii prime granulare ce intră în procesele tehnologice. Acest cântar se întâlneşte în special în industria moraritului, berii, uleiului de floarea-soarelui, zahărului etc. Cântarul este alcătuit din cupa 1 montată prin tija 2 de pârghia oscilantă 3. Pe extremitatea pârghiei se aşează contragreutatea 4, prin intermediul tijei 5. Punctul de sprijin 6 al cupei este astfel ales încât, când cupa este fără produs, centrul de greutate se află în dreapta punctului de sprijin, cupa aflându-se în poziţia de încărcare. În momentul când cupa s-a încărcat la capacitatea stabilită (prin mărimea contragreutăţii), centrul de greutate se mută în stânga punctului de sprijin 5, ceea ce determină răsturnarea cupei şi descărcarea materialului. Cântarul este prevăzut cu dispozitive acţionate automat care opresc intrarea produsului când cupa a ajuns la capacitatea de încărcare şi declanşează alimentarea când cupa a revenit la poziţia iniţială de cântărire. De asemenea, cântarul este prevăzut cu un sistem de înregistrare automat, ce înregistrează cantitatea de produs din cupă (pentru fiecare răsturnare), pe o scală gradată.

Fig. 14.2. Cântarul automat cu cupă

Dacă în cupă a pătruns mai mult produs faţă de cât a fost stabilit iniţial prin contragreutate, atunci acest surplus este automat înregistrat pe o altă scală gradată, plasată sub scala principală. La citirea cantităţii înregistrată la un moment dat se va avea grijă să se observe ambele scale, însumându-se valorile înregistrate. 489

14.2.2. Maşini pentru dozarea continuă Produsele granulare sau sub formă de pulbere şi pasta sunt dozate în scopul alimentării utilajelor ce urmează a realiza, în continuare, prelucrarea. De foarte multe ori dozarea se face în timpul transportului. În acest scop, transportoarele pot fi astfel reglate încât să alimenteze în unitatea de timp cantitatea de produs stabilită prin reţetă. Alteori, dozarea se realizează în maşina care confecţionează ambalajul (de exemplu, în maşina Tetra-pak). Se întâlnesc: dozatoare celulare, cu cilindri, cu plunger, elicoidale, cu raclele, cu taler şi contor. Dozatorul celular (fig. 14.3.a) este format din carcasa 3 în interiorul căreia se roteşte rotorul 2 compartimentat în 6...8 celule. Debitul acestui dozator este stabilit prin elementele geometrice ale rotorului (diametru, înălţime), prin numărul de celule şi numărul de rotaţii. Cantitatea de produs dozată de o celulă 1 depinde de volumul acesteia şi de densitatea în vrac a materialului dozat. Acest dozator se utilizează în special în cazurile în care trebuie să se realizeze şi etanşeitatea celor două spaţii (cel de alimentare şi cel de evacuare). Dozatorul cu cilindrii (fig. 14.3.b) este compus din carcasa 3 în care se află doi cilindri striaţi 1 şi 2 ce se rotesc în sensuri contrare. Unul din cilindri este acţionat de un electromotor printr-un grup de transmisii cu curele, cel de-al doilea cilindru, cu turaţie mică, este acţionat prin roţi dinţate de la primul cilindru. Turaţia diferită a celor doi cilindri determină realizarea unei afânări a materialului ce urmează a se doza. Acest dozator este utilizat la dozarea produselor în maşinile de mărunţit. Debitul de produs ce trebuie dozat se stabileşte în funcţie de distanţa dintre valţuri, de înălţimea valţurilor şi de viteza periferică medie. Dozatorul eu plunger (fig. 14.3.f) este de fapt o pompă în care pistonul plunger 2 deplasează un volum de material alimentat prin 3, în corpul pompei 1, egal ca mărime cu produsul dintre secţiunea circulară şi cursa pistonului. Acest dozator este utilizat şi la transportul produselor, la operaţia de umplere a tuburilor cu pastă (cremă, pastă de peşte, brânzeturi topite etc.). Dozatorul elicoidal (fig. 14.3.d) este utilizat la dozarea realizată concomitent cu transportul produselor. Debitul de produs dozat depinde de elementele geometrice ale melcului, de pas şi turaţie. Reglarea debitului se realizează prin varierea turaţiei axului melcului 1, ce se roteşte în carcasa 2. 490

Dozatorul eu raclete (fig. 14.3.g) este utilizat, de asemenea, concomitent, la dozarea şi transportul produsului. Debitul de produs dozat depinde de elementele geometrice ale racletei (lăţime, înălţime) şi de viteza de avansare a acesteia, iar reglarea debitului se realizează prin varierea turaţiei roţii de antrenare a lanţului pe care se fixează racletele 1. Valţul 3 acţionează lanţul, transportând o anumită cantitate de material preluată din zona de alimentare 5, evacuând-o treptat din carcasa 2. Dozarea se poate realiza şi prin purtarea materialului dinspre gura de alimentare 3 spre cea de evacuare, cu ajutorul unui cilindru 1 (fig. 14.3.e) sau cu ajutorul unei benzi transportoare 2 (fig. 14.3.k). De asemenea, se pot folosi dozatoare vibratoare (fig. 14.3.h, i).

Fig. 14.3. Dozatoare pentru produse solide

491

Dozatorul cu taler (fig. 14.3.c) este utilizat pentru dozarea materialelor în bucăţi mici. Prin montarea talerului 1 în carcasa 3, la o anumită distanţă de baza cilindrului, se creează un volum pe care-1 ocupă produsul ce urmează a fi dozat. La o rotaţie, paleta 2 descarcă un volum de produs egal cu volumul cilindrului 4 de diametru d şi înălţime h. Pentru reglarea debitului de produs dozat, se poate varia înălţimea h de montare a talerului, precum şi turaţia acestuia. Dozatorul cu contor poate realiza dozarea produselor finite mici, de formă geometrică regulată (tablete, pastile etc.). La trecerea unei bucăţi, contorul emite impulsuri. La un anumit număr de impulsuri produse de contor, un dispozitiv automat schimbă ambalajul, aducând în dreptul capului de dozare un alt ambalaj. 14.2.3. Instalaţii de dozare şi ambalare În multe subramuri ale industriei alimentare s-au introdus instalaţii de dozare continuă, realizând concomitent şi formarea ambalajului folosind folii din materiale plastice, ce pot fi termosudate. Astfel, se ambalează paste făinoase, zahăr şi produse zaharoase, lapte praf etc., în pungi de capacităţi diferite. În figura 14.4 este prezentată o instalaţie care, concomitent cu operaţia de dozare, realizează şi ambalajul. Produsul dozat cade în silozul 1 apoi în conducta colectoare 3 pe care se aduce folia 2 de material plastic, derulându-se de pe rola de fixare 4. Înainte

de

a

se

descărca

automat

colectorul 3, folia este adusă în zona de încălziresudare, unde piesele 5 realizează încălzirea şi presarea marginilor longitudinale ale foliei, iar piesele 6 realizează încălzirea şi presarea foliei în Fig. 14.4. Instalaţie dozare în

plan orizontal, obţinându-se o sudură. În acest

pungi şi ambalare

timp, din colectorul 3, produsul ajunge în ambalajul deja pregătit.

492

În continuare, folia este trasă în jos, timp în care, din nou, piesele 6 realizează formarea unei noi suduri orizontale duble. În zona dintre cele două suduri orizontale, ambalajele se pot detaşa foarte uşor, obţinându-se separat câte un ambalaj cu produs.

14.3. MAŞINI Şl UTILAJE PENTRU DOZAREA LICHIDELOR Lichidele sunt alimentate continuu în utilaje sau aparate, prin conducte ale căror diametre şi viteze determină debitul de dozare. În cazul produselor lichide care urmează a fi expediate în recipiente, dozarea este o operaţie realizată în scopul umplerii recipientelor utilizate ca ambalaj. Dozarea lichidelor în volum determinat, în recipiente, se realizează la maşinile de dozare şi închidere, într-o succesiune de două operaţii, efectuându-se atât dozarea cât şi închiderea. Maşinile de dozat funcţionează pe două principii: -

la nivel constant, când se menţine în bazinul de umplere (rezervor - tampon al maşinii) un nivel constant de lichid;

-

la volum constant, când din bazinul de lichid se umplu mici recipiente de volum constant, egale ca mărime cu volumul recipientului ce urmează a primi lichidul dozat. Pe principiul dozării la volum constant se realizează operaţiile de dozare-ambalare

pentru multe produse: gemuri, dulceţuri, îngheţată, conserve de legume ele. 14.3.1. Maşini pentru dozare fără suprapresiune de gaz Acestea realizează în acelaşi timp dozarea, umplerea şi etichetarea recipientelor. Maşina de dozare la nivel constant (fig. 14.5.a) este formată din două grupuri separate, montate pe aceeaşi platformă la distanţă mică între ele. Maşina de dozare propriu-zisă este formată din masa rotativă 1 prin care se deplasează, pe verticală, un număr mare de pistoane 2, folosite ca suport pentru sticle şi rezervorul 3 care are la bază un număr de conducte 4, terminate cu piesele 5 ce funcţionează ca un robinet. Alimentarea rezervorului cu lichid se face prin conducta 6 prevăzută cu plutitorul 7. Pe capacul 8 al rezervorului se montează vizorul 9. Rezervorul are mişcare de rotaţie, realizată concomitent cu rotaţia mesei cu pistoane. Sticlele puse pe pistoane fac legătura cu capul de dozare prin piesele 5.

493

Fig. 14.5. Maşină de dozare la nivel constant

Antrenarea mesei şi rezervorului în mişcare de rotaţie este realizată de la axul 10 prin reductor de la un motor electric montat sub masa cu pistoane. Ridicarea pistoanelor se realizează cu dispozitive cu came sau hidraulice (fig. 14.5.b). Dozarea lichidului se realizează prin menţinerea sticlei pe capul de umplere o perioadă de timp în care pistoanele 2 ridicând sticlele 1 acţionează asupra piesei 5, pentru a se face legătura prin ştuţul 4 cu spaţiul 3 ocupat de lichid La început, prin ridicarea sticlei (fig. 14.6.a) sub piesa 5, se face legătura între spaţiul de aer din sticlă şi cel din rezervorul 7. În continuare, pistoanele ridică sticlele astfel încât se face legătura, prin gulerul dintre conducta 4 şi tija 6, între sticlă şi lichidul din rezervor (fig. 14,6.b). În acest timp, pe măsură ce aerul trece din sticlă în spaţiul 7, lichidul din rezervor trece în sticlă. În continuare, când sticla este plină cu lichid, se continuă trecerea aerului din mediul înconjurător sticlei, în spaţiul de aer 7 al rezervorului (fig. 14.6.c). 494

Fig. 14.6. Fazele dozării în recipiente de sticlă

După stabilirea presiunii de aer în rezervor, pistoanele 2 coboară sticlele (fig. 14.6.d) care sunt trecute apoi pe masa maşinii de capsat, unde se aduc capsulele metalice la capul de închidere. Aici, prin aşezarea şi prinderea capsulei pe gâtul sticlei, de către cele patru bacuri ale capului de închidere 11 (v. fig. 14.5.a), se realizează închiderea. Maşina de dozat la volum constant stabileşte un volum de produs ce se încarcă în cupe cu volum bine determinat, din care apoi se face transvazarea în recipientele utilizate la ambalare. Maşina de îmbuteliat lichide la volum constant este construită din aceleaşi părţi componente ca şi maşina de dozare la nivel constant; deosebirile esenţiale sunt cele de construcţie a rezervorului de lichid. Rezervorul 1 (fig. 14.7) este de formă cilindrică, având în interior o coroană circulară 2 în care se deplasează cupele 3 care se umplu cu lichid din rezervor, ca apoi să-l evacueze la comanda dată prin ridicarea pistoanelor în sticle. Alimentarea rezervoarelor cu lichid se realizează prin conducta 4 care distribuie lichidul în spaţiile 1 şi 2, de unde cupele 3 cu volum fix se umplu cu lichid. Când pistoanele ridică sticlele, acestea ridică uşor cupa şi apasă pe tija 3, componentă a supapei 6. Prin

495

ridicarea supapei se deschide conducta de legătură 7, astfel încât lichidul trece din cupă în sticlă. La coborârea sticlelor, arcul 8 aduce la poziţia iniţială supapa, închizând conducta de evacuare. În acelaşi timp cupa coboară reîncărcându-se cu lichid.

Fig. 14.7. Maşina de dozat la volum constant

14.3.2. Maşini pentru dozare cu suprapresiune de gaz (CO2) În industria băuturilor răcoritoare, a berii sau a vinurilor spumante, este necesară realizarea unei anumite presiuni de gaz care să asigure saturarea ca bioxid de carbon a lichidului conţinut în recipient. Maşinile sunt asemănătoare celor descrise anterior, cu deosebirea gradului de automatizare. Dispozitivele de alimentare a gazului pot fi: ▪ cu alimentare simultană a gazului şi lichidului, pe măsura evacuării aerului conţinut în ambalaj; ▪ cu injectarea sub presiune a gazului, după dozare. Dispozitivul de alimentare simultană a gazului şi lichidului (fig. 14.8.a) este format din capul de dozare 1 prevăzut cu canalul 2 de legătură la conducta de lichid 3, conducta 4 de dozare în recipient şi canalul 5 de legătură la conducta de gaz 6 şi la conducta de dozare a gazului în recipient. 496

Dispozitivul de injectare (fig. 14.8.b) este prevăzut cu sistem automat de comandă, astfel încât circuitul de ulei din corpul pompei comandă ridicarea sau coborârea pistonului în funcţie de suprapresiunea de gaz din recipient.

Fig. 14.8. Maşina de dozat cu suprapresiune de gaz

14.3.3. Maşini pentru dozare în recipiente mari În industria berii, a uleiului, a vinului se utilizează maşini de dozare a fluidelor în recipiente mari. În industria berii, dozarea se face cu suprapresiune de gaz. Maşina de dozare în butoaie funcţionează prin dozarea gazului (CO2), astfel încât să se asigure presiunea necesară. Maşina (fig. 14.9.a) este alcătuită din rezervorul 1 de lichid, montat deasupra nivelului butoaielor, astfel încât lichidul curge liber prin conductele 2 în butoaiele 3. După atingerea nivelului de lichid se alimentează bioxid de carbon din butelia de gaz 4 concomitent în rezervorul 1, cât şi în butoaiele 5, prin conductele de legătură 6.

497

Dozarea gazului se realizează automat prin supapa-bilă 1 (fig. 14.9.b) care sub efectul presiunii apasă pe arcul 2 permiţând intrarea gazului în conducta 3 şi de aici în recipient (butoi). La atingerea presiunii maxime (stabilită anterior), circuitul de gaz este întrerupt automat.

Fig. 14.9. Maşina de dozat în butoaie

14.4. MAŞINI PENTRU DOZAREA PRODUSELOR SUB FORMĂ DE PASTĂ (CREMĂ) În unele ramuri ale industriei alimentare se dozează produse, cum sunt îngheţata, brânza cu smântână, gemul etc., a căror consistenţă face să nu fie posibilă dozarea cu ajutorul maşinilor descrise. În acest caz, dozarea se face cu ajutorul maşinilor de dozat în pahare din material plastic sau bărcuţe, dozarea fiind realizată o dată cu formarea ambalajului. În figura 14.10 este prezentată o maşină de confecţionat ambalaje din material plastic şi de dozat concomitent produse consistente. Maşina funcţionează cu patru părţi distincte: cea de formare a ambalajului 1, de dozare continuă II, de închidere III şi de marcare IV. Pentru ambalare, se utilizează materiale din clorură de polivinil (PCV) termosudabile. Folia de PCV se aduce pe rola 1 şi se trece pe plăcile 2 încălzite, pentru a-i da o plasticitate 498

mai mare. Folia astfel încălzită este trecută prin capul de formare compus din corpul 3 şi pistonul 4 a căror formă imprima conturul exterior şi inferior al ambalajului. Ambalajul gata confecţionat este trecut pe bandă pe sub dozatorul continuu 5, unde un volum determinat de produs cade în ambalaj. Trecând în continuare prin dreptul piesei-ştanţă 6, pe sub care se aduce folia de pe rolele 7, 7' se realizează închiderea cu capace. Matriţa 8 realizează ştanţarea datelor referitoare la gramaj, dată etc. şi taie conturul capacelor. Produsul gata ambalat este transportat pe banda .9 spre depozite.

Fig. 14.10. Maşina de dozat pentru produse consistente

14.5. MAŞINI DE SCOS ŞI DE ÎNCĂRCAT STICLE ÎN NAVETE În majoritatea ramurilor industriei alimentare se folosesc, în operaţia de ambalare a sticlelor în navete, maşini cu funcţionare automată, care pe lângă capacitate mare oferă avantajul reducerii timpului de lucru şi al volumului de forţă de muncă. Maşina este alcătuită din 16...20 graifăre (fig. 14.11,a) a căror construcţie diferă după tipul ambalajului, cum sunt: sticle obişnuite închise sau deschise, sticle cu gât lung închise; sticle de înălţimi variabile (aceste graifăre au tija telescopică). Graifărele se aşează pe sticle (fig. 14.11.b) în timp ce, cu ajutorul unei pompe de aer, se aspiră aerul de sub capul 1 al graifărului. Sticla rămâne fixată pe capul graifărului tot timpul cât mecanismul de ridicare şi transport cu care este prevăzută maşina ia sticlele de pe bandă şi le aşează deasupra lăcaşurilor din navete. În momentul când aşezarea sticlelor este realizată corect (prin aducerea navetei de către banda transportoare de la maşina de spălat navete), pompa de aer nu mai aspiră aer din capul graifărului, astfel că arcul 2 care a fost comprimat în faza precedentă revine la poziţia iniţială apăsând sticla, aceasta căzând în alveole (fig. 14.11.c).

499

Maşina poate fi folosită şi în operaţia inversă, luând sticle din navete şi aşezându-le pe banda maşinii de spălat sticle.

Fig. 14.11. Maşina de încărcat - descărcat sticle în navete

14.6. MAŞINI DE ETICHETAT 14.6.1. Maşina de etichetat butelii de sticla Etichetarea este operaţia în care se marchează ambalajul ce conţine produsul finit cu date referitoare la denumirea produsului, la conţinut, caracteristici tehnologice, termene de garanţie, instrucţiuni de păstrare etc. 500

Pentru produsele ambalate în hârtie, celofan, folii din material plastic sau din aluminiu, aceste date se înscriu înainte de a se trece la operaţia de dozare, chiar în unitatea care produce materialul de ambalare. De asemenea, unele butelii de sticlă (ulei, ape minerale etc.) sunt aduse în secţia de dozare având eticheta deja imprimată. Aceste ambalaje au destinaţie strictă pentru produsul indicat pe etichetă. Majoritatea ambalajelor de sticlă nu au dinainte aplicată eticheta, astfel că ele pot fi folosite în diverse operaţii de dozare (de exemplu, sticlele de 1 1, pentru vin, oţet, ape minerale). Acestor ambalaje li se aplică eticheta imediat după operaţia de dozare. Pentru a realiza etichetarea, este necesar să se asigure corespondenţa între datele înscrise pe etichetă şi conţinutul ambalajului. Etichetarea se realizează cu maşini de etichetare automatizate, a căror funcţionare este sincronizată cu cea a maşinii de dozat şi închis. De multe ori maşina de dozat şi închis este amplasată pe aceeaşi platformă cu maşina de etichetare, formând un agregat. Maşina de etichetare (fig. 14.12.a) este prevăzută cu: -

un depozit de etichete 1 (pentru corpul sticlei) şi 2 (pentru gâtul sticlei):

-

un carusel 3 pe care se găsesc opt palete 4 cu mişcare de rotaţie, realizată de piesele 5 parţial dinţate şi roţile dinţate 6;

-

un tambur 7 pe a cărui suprafaţă aflată în mişcare de rotaţie se aduce mereu clei prin furtunul 8 (fig. 14.2.b) dintr-un rezervor 9 aflat la un nivel inferior astfel încât surplusul de clei să se scurgă mereu, realizând totodată şi filtrarea lui prin sita 10;

-

un cilindru 11 cu piesele 12 prevăzute cu agrafe, pentru reţinerea etichetelor; acestea trebuie să fie luate de pe paletele i în aşa fel încât partea cu clei să fie spre afară. Aşezarea pieselor componente ale ansamblului maşinii de etichetare este astfel

concepută încât etichetele luate din depozitul 1 (cu partea nescrisă în afara maşinii) să fie aduse în dreptul valţului de ungere cu clei, apoi să fie preluate de piesele 12 şi transpuse pe sticlele 13; acestea sunt mereu aduse de masa rotitoare a maşinii de închis (pus dopuri sau capace). Sticlele etichetate trebuie învelite cu folie metalizată pe gât şi dop; în acest scop sunt trecute în continuare în alt dispozitiv unde li se aplică folia (fig 14.13). Discul 1, cu suprafaţa conică roteşte sticla, realizând înfăşurarea foliei pe gâtul sticlei 2 (şi parţial pe partea conică a corpului sticlei), apoi piesele 3, 4 şi 5 realizează presarea foliei pe dop (capac din material plastic sau capsulă metalică), realizând un ambalaj corect şi estetic.

501

Fig. 14.12. Maşina de etichetat

Fig. 14.13. Dispozitiv de învelire a gâtului şi dopului sticlei

Maşina de etichetare se poate aşeza pe platforma maşinii de dozat, asigurând fluxul în linie dreaptă continuă sau cu alimentarea şi evacuarea pe o singură parte a benzii paralele.

14.7. ÎNTREŢINEREA Şl REPARAREA UTILAJELOR DE DOZARE Întreţinerea dozatoarelor constă în: ✓ verificarea zilnică a vibraţiilor şi a zgomotelor; ✓ verificarea temperaturilor la lagăre şi presgarnituri; ✓ verificarea nivelului lubrifiantului şi completarea lui; 502

✓ strângerea controlată a bucşelor de presare a garniturilor. Repararea dozatoarelor constă în: ▪ demontarea carcaselor şi curăţirea lor de restul materialelor; ▪ demontarea pieselor componente, verificarea elementelor supuse uzurii; ▪ verificarea lagărelor, rulmenţilor, roţilor dinţate; ▪ sortarea pieselor în trei categorii: piese bune, ce se pot refolosi imediat, piese ce se pot refolosi după recondiţionare, piese ce se înlocuiesc; ▪ recondiţionarea pieselor şi a elementelor defecte (roţi, axe, carcase, plăci cu racleţi, tambure); ▪ remontarea utilajului şi ungerea lui; Probarea utilajului, care se efectuează în mai multe etape: se acţionează utilajul manual pe ciclu complet, se verifică sensul de rotire a electromotoarelor, se porneşte utilajul în gol. După două ore de funcţionare se opreşte utilajul, se verifică îmbinările, se completează lubrifiantul, se montează toate capacele şi carcasele aparatelor.

14.8. ÎNTREŢINEREA ŞI REPARAREA MAŞINILOR PENTRU DOZARE LICHIDĂ Întreţinerea se realizează zilnic înainte de punerea în funcţiune a maşinii de umplut şi se execută operaţiile prezentate în continuare. După curăţirea temeinică în canalul inelar (v. fig. 14.6) este introdus aer sub presiune, apoi se efectuează legătura între depozitul-tampon prin deschiderea robinetului de intrare, astfel încât lichidul să intre încet. După terminarea fiecărui schimb, maşinile de umplut se spală de mâzgă, se curăţă de cioburi, apoi se spală cu apă şi detergenţi; după aceea se curăţă ventílele de umplere, placa angrenajului, organele de ridicare, dispozitivul de ridicare a cilindrilor de aer, precum şi placa de bază. Se vor proteja în timpul spălării părţile electrice (butoanele de comandă). La două săptămâni se deschide canalul inelar şi se curăţă cu apă şi detergenţi. De asemenea se spală ventílele de umplere şi conductele. La montarea ventilelor, se controlează atent sistemul de ungere al barelor de dirijare a clapetelor de centrare şi garniturile tacheţilor.

503

Repararea maşinilor de dozare se execută prin recondiţionarea sau înlocuirea pieselor defecte. În timpul funcţionării pot apărea frecvente deranjamente care pot fi înlăturate, cunoscându-se construcţia şi funcţionarea maşinii. În tabelul 14.1 sunt redate principalele defecţiuni şi modul lor de înlăturare pentru o maşină de dozat bere la sticle.

Tabelul 14.1. Defecţiunile maşinilor de îmbuteliat şi recondiţionarea lor Defecţiuni - Roata stelată de alimentare a sticlelor în maşină aşează excentric sticlele pe discurile-suport sau nu le aduce în dreptul discurilor;

Cauze - Diametrul roţii stelate, nu corespunde cu diametrul sticlei; - Discurile-suport sunt montate prea sus faţă de roata stelată;

- Cuplajul de siguranţă pentru acţionarea nucleului de distanţare a sticlelor este gripat;

- Locurile de asamblare au prins rugină;

- Berea încă mai spumează după scoaterea sticlelor de sub capacul de dozare

- Tija capului de dozare nu este suficient alimentată; - Garniturile de etanşare ale ventilului de dozare sunt uzate şi acesta se aşează excentric pe scaun;

- Conducta de alimentare pierde lichid la presetupă;

- Garniturile nu sunt corect montate sau sunt foarte uzate; - Duza este astupată - Nu se alimentează aer la presiunea indicată;

- Duza de stropire cu ulei a pieselor angrenajelor nu funcţionează - Robinetul principal pentru ulei nu funcţionează;

- Nu este suficient ulei; - Sunt înţepenite feţele de etanşare;

504

Remedieri - Montarea unor roţi stelate de dimensiuni corespunzătoare - Reglarea discului prin deşurubarea şurubului, coborârea discului, apoi strângerea şurubului de fixare; - Se demontează piesele, se curăţă stratul de rugină, se aplică un strat de lubrifiant; - Se reglează conducta (tija) de lichid. Se reglează evacuarea aerului din rezervorul maşinii; - Se verifică poziţia critică a ventilului şi se şlefuiesc suprafeţele de etanşare; - Se montează corect sau se înlocuiesc; - Se demontează şi curăţă; - Se controlează locurile de suflare a aerului şi eventual se desfundă; - Se completează cantitatea de ulei; - Se şlefuiesc suprafeţele de etanşare;

14.9. ÎNTREŢINEREA ŞI REPARAREA MAŞINILOR PENTRU ÎNCHIDERE Întreţinerea constă în curăţirea pieselor şi ungerea lor. Curăţirea maşinii de închidere (capsulare) trebuie efectuată cu grijă deosebită. Se va evita ca partea de sus să fie stropită cu jet de apă. Şpriţuirea cu apă favorizează ruginirea. După spălare, partea superioară se şterge şi se suflă cu aer. Partea de jos a maşinii trebuie să fie curăţată conform celor prezentate la maşina de dozare.

Curăţirea se, execută mai bine prin adăugarea în apă a detergenţilor fiind

însoţită şi de folosirea periilor. După spălare, angrenajele, dispozitivul de presare, arborele, tacheţii se ung conform schemelor de ungere. Repararea maşinilor de închidere se concretizează în principal în executarea următoarelor lucrări: ✓ repararea dispozitivului de presare şi a benzii curbe pe care se mişcă rolele; ✓ repararea capului de închidere şi presare a capsulei; ✓ repararea şaibei şi a pâlniei de sortare a capsulelor; ✓ repararea duzei de primire a aerului necesar pentru împingerea capsulelor; ✓ repararea angrenajului de acţionare.

14.10. ÎNTREŢINEREA Şl REPARAREA MAŞINILOR DE DOZAREETICHETARE Observarea stării şi funcţionării utilajului se efectuează înainte, în timpul şi la terminarea lucrului zilnic. Pentru a exclude degradările întâmplătoare, toate dispozitivele de protecţie, blocare, semnalizare şi limitatoarele de cursă trebuie verificate continuu şi menţinute în stare de funcţionare.

Orice intervenţie la maşină în cazul blocării acesteia se

va face numai de personalul de întreţinere calificat, pornirea maşinii putându-se face numai după înlăturarea defectelor. Constatarea defectelor la controalele planificate şi la reparaţii se face în primul rând prin verificarea în timpul funcţionării înainte de reparaţie şi apoi după oprirea maşinii. Întrucât la reparaţie se înlătură dispozitivele de protecţie, se întrerupe legătura cu motoarele de acţionare, prin scoaterea curelelor de transmisie şi a siguranţelor de la tablou, se deschid carcasele mecanismelor şi se pătrunde în interiorul maşinii.

505

Reparaţia se efectuează de regulă în secţie, fără demontarea şi transportul maşinii, de aceea se pun pancarte cu inscripţia „în reparaţie“. Se evacuează lubrifianţii din ungătoare şi se curăţă piesele care urmează a fi controlate. În funcţie de tipul de reparaţie se vor demonta piesele sau subansamblurile care au suferit o uzură înaintata. Înainte de începerea reparaţiilor este necesar să se verifice dacă există totodată documentaţia tehnică a utilajului - cartea tehnică, schema cinematică, schema circulaţiei materialelor, schema circuitelor electrice, schema de ungere, schema circuitelor de automatizare, precum şi nomenclatorul pieselor componente cu indicaţii privitoare la reparare.

506

15. UTILAJE ŞI INSTALAŢII PENTRU TRATAMENTE TERMICE APLICATE PRODUSELOR AGRO-ALIMENTARE 15.1. SCHIMBǍTOARE DE CǍLDURǍ 15.1.1. Destinaţia schimbătorului de căldură Multe procese tehnologice din diferite ramuri ale industriei alimentare sunt însoţite de încălzirea sau răcirea produselor. Pentru realizarea acestor procese tehnologice se folosesc schimbătoarele de căldură. Produsele care se încălzesc nu sunt asemănătoare, ele deosebindu-se prin compoziţia chimică proprie, prin modul diferit de comportare faţă de materialul din care se execută schimbătorul de căldură. În industria obţinerii zahărului din sfeclă, sucul de difuziune are o reacţie slab acidă, iar sucul de saturaţie are o reacţie slab alcalina. Pentru aceste produse, schimbătoarele de căldură se fac din oţel-carbon. Dacă însă în oţel există un conţinut mărit de sulf şi de fosfor, stabilitatea chimică a ţevilor încălzitoare scade. În procesele tehnologice se utilizează adeseori ca agent termic aşa-numitul abur secundar al instalaţiilor de evaporare. În acest abur, există aer şi alte gaze necondensabile (de exemplu, amoniac), capabile să atace materialul ţevilor şi să accelereze corodarea lor. De aceea, aparatul trebuie să fie făcut astfel încât să se poată îndepărta complet partea de fluid necondensată din spaţiul de abur al acestuia. Regimul termic de funcţionare a unui schimbător de căldură are o importanţă foarte mare. Nu numai temperatura înaltă, ci şi încălzirea îndelungată a produsului poate provoca deteriorarea aparatului. De aceea, încălzirea trebuie făcută rapid şi într-un regim termic optim. 15.1.2. Clasificarea schimbătoarelor de căldură În funcţie de modul de transmitere a căldurii, schimbătoarele de căldură pot fi împărţite în schimbătoare de amestec şi schimbătoare de suprafaţă. Schimbătoarele de căldură de amestec se aseamănă, din punctul de vedere al realizării operaţiei, cu amestecarea în mediu fluid, unde unui dintre fluidele ce participă în operaţie este fluidul numit agent termic. 507

La schimbătoarele de căldură cu recuperare, schimbul de căldură între lichide se face printr-un perete despărţitor, iar la aparatele schimbătoare de căldură cu regenerare, aceeaşi suprafaţă este spălată pe rând de lichidul cald şi apoi de cel rece. Schimbătoarele de căldură de suprafaţă pot fi: cu recuperare sau de regenerare. În aceste schimbătoare de căldură, în timpul circulaţiei lichidului cald, căldura este primită şi acumulată de către pereţi sau de o altă substanţă, iar în timpul circulaţiei lichidului rece, căldura acumulată este transmisă acestui lichid. Aparatele schimbătoare de căldură sunt de diferite construcţii, şi anume: cu manta şi tuburi, cu serpentine, lamelare şi bitubulare (fig. 15.1).

Fig. 15.1. Schimbătoare de căldură - clasificare

Aparatele cu manta şi tuburi pot fi la rândul lor: ▪ de tip rigid, adică cu plăci tubulare sudate rigid; ▪ de tip nerigid, cu compensare totală a deformaţiilor termice ale elementelor aparatului; ▪ de tip semirigid, cu compensare parţială a deformaţiilor termice.

508

În aparatele schimbătoare de căldură de tip rigid apar tensiuni termice în corp şi în ţevi, din cauza diferenţelor de temperatură în pereţii lor. Aceasta poate duce la pierderea etanşeităţii în locurile de bordurare a ţevilor şi poate atrage după sine pătrunderea produsului din spaţiul intertubular în spaţiul intratubular (şi invers). Astfel de schimbătoare de căldură sunt recomandate în cazurile când diferenţa între temperaturile agenţilor termici (substanţele purtătoare de căldură) nu depăşesc 50°C şi când condiţiile tehnologice nu impun curăţirea suprafeţei exterioare a ţevilor. Schimbătoarele de căldură de tip rigid au construcţie similară, nu prezintă complicaţii în execuţie şi de aceea sunt mai ieftine decât schimbătoarele de căldură de tip nerigid şi semirigid, prin acestea explicându-se şi răspândirea lor mai largă.

Fig. 15.2. Schimbător de căldură multitubular cu o singură cale 1 - manta; 2 - plăci tubulare; 3 - capace; 4 - ţevi; 5 - racord intrare agent termic; 6 - racord ieşire condens ; 7 - racord alimentare fluid; 8 - racord ieşire fluid; 9 - suporturi de sprijin.

În figura 15.2 este prezentat un schimbător de căldură cu o singură cale. Aceste schimbătoare se folosesc pentru încălzirea lichidelor neutre, slab acide sau slab alcaline, în industria zahărului, dar şi în alte subramuri. Schimbătorul de căldură este de tipul cu manta şi 509

ţevi; el se compune din ţevi de oţel fără cusătură, un grătar pentru ţevi, virolă, capac, fund şi pereţi despărţitori, flanşe, racorduri şi tălpi de reazem. Ţevile sunt fixate în capace găurite prin bordurare. În figura 15.3 este prezentat un schimbător de căldură cu manta (virolă) şi ţevi de cupru, folosit în fabricile ce produc alcool rafinat. Plăcile tubulare, care servesc pentru asamblarea ţevilor în fascicul, se execută din diferite metale, în funcţie de destinaţia lor. Astfel, plăcile tubulare sunt executate din oţel, ca şi mantaua la care se asamblează.

Fig. 15.2. Schimbător de căldură cu manta şi ţevi de cupru 1 - manta; 2 - fascicul de ţevi; 3 - capace; 4 - suporturi; 5 - placă tubulară; 6 - flanşă; 7 - şuruburi;

În alte cazuri, plăcile tubulare sunt căptuşite, în partea care vine în contact cu produsul, cu o foaie de cupru. În alte aparate, plăcile tubulare sunt din fontă, fiind turnate din acelaşi material cu pereţii despărţitori care formează camerele din capace. Cea mai răspândită este construcţia cu placă tubulară fixă. Această placă este sudată de virola aparatului şi are găuri pentru buloane. De aceea, aici nu este nevoie de o flanşă de legătură pe corp; această construcţie nu permite însă scoaterea tubulaturii pentru revizie şi curăţire.

510

15.1.3. Întreţinerea şi repararea schimbătoarelor de căldură multitubulare Revizia schimbătoarelor de căldură se efectuează periodic, pentru a constata starea tehnică a utilajului. Revizia se efectuează după demontare. Se face controlul vizual al utilajului pentru a se constata dacă ă s-au produs coroziuni, fisuri, deformări şi se apreciază gradul de periculozitate. Se determină grosimea mantalei, a capacelor şi a racordurilor, prin găurire şi măsurare sau cu ajutorul ultrasunetelor şi se compară valoarea obţinută cu cea iniţială. Se mai verifică starea îmbinării între ţevi şi placa tubulară, o mare atenţie acordându-se etanşeităţii între plăci. Principalele lucrări care se fac în urma reviziei sunt: -

recondiţionarea suprafeţelor de etanşare;

-

înlocuirea garniturilor şi a şuruburilor uzate;

-

remedierea sau sudarea ţevilor ce s-au slăbit din partea tubulară;

-

înfundarea ţevilor sparte, pentru scoaterea lor din funcţiune. Se curăţă suprafeţele de schimb de căldură de depunerile şi crustele ce au apărut în

urma unei funcţionări îndelungate. Curăţirea se poate realiza prin metodele chimică, termică şi mecanică. Repararea schimbătoarelor de căldură multitubulare. Operaţiile principale constau în: demontarea aparatului; stabilirea degradărilor; repararea plăcilor tubulare; repararea ţevilor; repararea corpului aparatului; verificarea şi înlocuirea garniturilor şi a ansamblurilor demontabile; montarea şi probarea aparatului. Repararea plăcilor tubulare. După demontarea aparatului se cercetează starea plăcilor tubulare. O placă tubulară corespunzătoare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: suprafeţele de etanşare trebuie să fie perfect netede şi plane; nu trebuie să prezinte zgârieturi radiale, pori, lovituri etc.; să nu prezinte fisuri între două ţevi învecinate; abaterile admisibile ale capacului faţă de placa tubulară să nu depăşească 0,2 mm. Fisurile apărute în plăcile tubulare, a căror lungime nu depăşeşte 10% din mărimea pasului şi cu o adâncime de cel mult 40% din grosimea plăcii, se sudează în condiţii normale. Repararea ţevilor (de încălzire). Operaţia constă în controlul ţevilor pe toată suprafaţa de schimb de căldură; scoaterea ţevilor deteriorate din plăcile tubulare; repararea porţiunilor defecte sau schimbarea ţevilor; pregătirea ţevilor în vederea introducerii în placa tubulară; pregătirea plăcii tubulare; fixarea ţevilor în placa tubulară prin mandrinare sau sudare.

511

Îmbinarea prin mandrinare impune următoarele condiţii: interiorul capetelor ţevii mandrinate şi bercluite să fie perfect neted; trecerea de la porţiunea mandrinată la cea nemandrinată trebuie să fie făcută fără muchii pronunţate; trecerea de la suprafaţa cilindrică mandrinată la porţiunea bercluită nu trebuie să prezinte fisuri; secţiunea ţevii să fie concentrică cu orificiul creat în placa tubulară (nu se admit jocuri sau umflături după mandrinare). Îmbinarea prin sudare a ţevilor cu plăcile tubulare se aplică din ce în ce mai mult şi înlocuieşte îmbinările mandrinate. La executarea sudării apar însă dificultăţi tehnologice legate de diametrul mic al ţevilor cu pereţi subţiri. Repararea corpului aparatului se face în urma unui control prealabil al grosimii tablei şi formei aparatului, realizat pe mai multe căi, astfel: -

determinarea grosimii pereţilor - utilizându-se dispozitive cu ultrasunete ce se bazează pe principiul măsurării timpului dintre emiterea şi recepţia undei; procedeul este avantajos din punctul de vedere al nedistructibilităţii corpului schimbătorului, dar necesită măsuri speciale de pregătire şi curăţire a zonei de măsurat care scumpesc costul măsurării;

-

determinarea grosimii sau fisurii prin ciocănire; metoda dă indicaţii asupra gradului de uzură a peretelui corpului prin ciocănirea acestuia cu un ciocan de 0,5...1 kg. Procedeul necesită personal calificat; poate conduce însă la ecruisarea tablelor şi de aceea se utilizează numai în zona ştuţurilor;

-

determinarea grosimii prin găurire, metodă foarte precisă, dar are dezavantajul că slăbeşte secţiunea peretelui; după măsurarea grosimii peretelui, găurile se filetează şi se astupă cu ajutorul unor dopuri conice. Repararea schimbătoarelor de căldură cu serpentină. Serpentinele sunt des

utilizate în aparatele de schimb de căldură. Principalele lor defecţiuni sunt subţierea sau perforarea peretelui determinate de eroziune, coroziune, vibraţia elementelor necorespunzător fixate, şocuri hidraulice datorită variaţiilor de debit. Când se constată ovalizări, subţieri sau perforări ale ţevii serpentinei, porţiunea din ţeavă care prezintă defecţiune se înlătură, apoi se confecţionează o porţiune nouă (prin îndoire) şi se sudează. Îndoirea ţevii se execută la cald după umplerea cu nisip sau la rece, cu ajutorul utilajelor specializate, această metodă fiind mai scumpă.

512

Sudarea serpentinei se execută cu flacără oxiacetilenică. Această operaţie necesită multă atenţie pentru a nu perfora peretele ţevii sau pentru a nu obtura parţial interiorul conductei. 15.1.4. Încercarea schimbătoarelor de căldură După fiecare revizie sau reparaţie trebuie făcută încercarea schimbătoarelor de căldură. Dacă se efectuează numai o revizie, se face numai încercarea de etanşare la presiunea maximă admisibilă de lucru. Dacă se execută şi o reparaţie, trebuie făcută şi încercarea de rezistenţă la o presiune ce se stabileşte în conformitate cu prescripţiile ISCIR în vigoare, încercarea de etanşeitate se face cu aer, iar încercarea de rezistenţă cu apă. Întrucât schimbătoarele de căldură au două compartimente corespunzătoare fluidelor, felul probelor depinde de tipul constructiv, astfel: a. încercarea îmbinărilor dintre ţevi şi placa tubulară se efectuează cu fasciculul introdus la manta fără capac şi cu camera de distribuţie montată. La capătul mobil se montează un dispozitiv, numit inel de probă, care asigură etanşeitatea între flanşa mantalei şi placa tubulară mobilă: racordurile de intrare şi ieşire ale mantalei se obturează, iar pompa care pompează lichidul de încercare se leagă la racordul de scurgere; Încercarea se consideră reuşită dacă manometrul nu indică o scădere de presiune, în caz contrar, se depistează locurile neetanşe sau îmbinările slabe şi se repară, după care se repetă încercarea; b. încercarea fasciculului de ţevi se efectuează cu capacele capacului mobil şi ale camerei de distribuţie montate; fluidul de încercare se introduce în fascicul printr-un racord, intrarea şi ieşirea materialului în fascicul fiind obturate; în timpul încercării se procedează ca în cazul precedent; c. încercarea mantalei se efectuează cu tot schimbătorul montat, procedându-se ca mai sus. 15.1.5. Punerea în funcţiune a schimbătoarelor Punerea în funcţiune a schimbătoarelor de căldură după revizie sau reparare se efectuează o dată cu întreaga instalaţie din care fac parte. 513

În prima etapă se pune în funcţiune compartimentul prin care circulă agentul termic, apoi, pe măsură ce instalaţia intră în regim, compartimentul prin care circulă fluidul tehnologic. Înainte de punerea în funcţiune, se verifică dacă viteza de creştere a temperaturii nu depăşeşte 50°C/h, astfel dilatările termice ale îmbinărilor demontabile, fiind diferite (dilatările sunt mai mari la flanşe şi mai mici la şuruburi) se produce strângerea suplimentară a garniturii, ca apoi, după egalizarea temperaturilor, îmbinarea să se slăbească şi să nu mai asigure etanşarea.

15.2. UTILAJE PENTRU FIERBERE ŞI OPǍRIRE Prin fierbere, în industria alimentară, se înţelege încălzirea unor produse solide cu multă apă sau a celor lichide până la temperatura de vaporizare. Practic, se includ tratamente termice la temperaturi mai scăzute, precum opărirea (blanşarea). Pasteurizarea şi sterilizarea se realizează de asemenea de cele mai multe ori prin tratamente termice. Acestea însă, precum şi afumarea la cald urmată de fierbere (impropriu), se tratează în capitole separate, având particularităţi tehnologice distincte, care se deosebesc de cele întâlnite la opărirea şi fierberea uzuală. Fierberea are loc la presiunea normală (de cele mai multe ori în recipiente deschise), sub presiune mărită (în autoclave) sau sub vid. Tratamentul termic diferă în funcţie de produsul şi procesul tehnologic pentru obţinerea lui, constând în următoarele faze: ▪ menţinerea la 75...80°C, timp de 90...200 min, în funcţie de mărime; ▪ ridicarea temperaturii apei timp de 60 min, de la 40 la 75°C şi menţinerea la această temperatură timp de 60 min, astfel încât să se realizeze în centrul bucăţii sau ambalajului temperatura de 70°C, corespunzătoare cerinţelor pentru fiecare sortiment. Opărirea şi fierberea unor produse se fac în aceleaşi utilaje. În acest scop, se folosesc cazane duplicate, basculante sau fixe, cu funcţionare discontinuă sau fierbătoare continue. Cazanul duplicat Cazanul duplicat (duplex) basculant se compune din corpul 1 (fig. 15.4) confecţionat din oţel inoxidabil prevăzut cu două axe de basculare 2 susţinute de lagărele 3. Cazanul este prevăzut cu picioarele 4 de construcţie sudată, prinse de pardoseală cu şuruburi. Corpul este

514

acoperit în porţiunea basculantă cu mantaua 5, care serveşte pentru încălzire cu abur de medie presiune. Alimentarea cu abur şi evacuarea condensului se efectuează prin ştuţurile 6 şi 7, prin axul gol de susţinere a cazanului. Bascularea este asigurată prin intermediul mecanismului melc-roată melcată 8 acţionat de roata de mână 9. Cazanul este prevăzut cu armături pentru evacuarea condensului 10 şi manometru 11 cu supapă de siguranţă. Cazanul se mai foloseşte în secţiile de topire a grăsimilor comestibile şi tehnice.

Fig. 15.4. Cazanul duplicat basculant

Fierbǎtorul de tip tambur Fierbătorul de tip tambur cu spirale se compune din tamburul cilindric 1 (fig. 15.5) care are în interior o serie de spirale care servesc la transportul produsului şi al apei, precum şi pentru compartimentarea instalaţiei. În porţiunea tronconică se continuă cu o sită 2, care serveşte pentru separarea lichidului din produsul evacuat în colectorul 6. Sub prima sită se află recipientul colector 3, prevăzut cu sită fină 4 pentru reţinerea impurităţilor foarte mici. Alimentarea se efectuează prin pâlnia 5. Tot prin aceasta se reintroduce lichidul prin intermediul pompei 7 sau apa alimentată prin 8 şi preîncălzită cu abur admis prin 10. În tambur se realizează temperatura dorită prin barbotare de abur cu ajutorul ţevilor perforate 9 şi l0, alimentarea efectuându-se prin distribuitorul rotativ 14. Excesul de apă este deversat prin preaplinul 11 în recipientul 3.

515

Mişcarea de rotaţie a tamburului este asigurată de bandajele de susţinere 12, sprijinite pe rolele 13, antrenate de motorul 16 prin axul 17 cu reductorul fără trepte 18. Productivitatea fierbătorului este de 2000 kg/h la temperaturi de 80...90°C şi o durată variind între 5 şi 90 min. Presiunea aburului este de până la 6 bar.

Fig. 15.5. Fierbătorul tambur

Încălzirea prin rezistenţa electrică La aplicarea de procedee tradiţionale pentru opărirea produselor în baie de apă sau cu aer umed, apar pierderi care depind de temperatură, durată şi de specificul produsului. În vederea reducerii acestor pierderi, a micşorării consumului de energie electrică, cât şi pentru evitarea poluării apelor reziduale, se practică o preopărire de scurtă durată, realizată cu aparate de opărire, în care apa este încălzită cu rezistenţe electrice. În acest fel, durata operaţiei se reduce foarte mult. Instalaţia constă dintr-un recipient electroizolant, în care se introduc două plăci metalice, legate la o sursă de curent alternativ de 380 V. Între plăci se introduce produsul mărunţit la dimensiuni de circa 10 mm. Puterea de încălzire realizată se redă prin relaţia: Q = mc

q [kJ/h] T

în care: ▪ m este masa, în kg; ▪ c - căldura specifică, în kJ/kgK; ▪

q - gradientul de temperatură, în K/h; T

516

15.3. UTILAJE PENTRU PASTEURIZARE Pasteurizarea produselor alimentare, cum sunt laptele, sucurile de fructe, se realizează prin încălzire treptată la temperaturi variind de la 62°C la 90°C, în funcţie de regimul de pasteurizare, urmată de răcire bruscă la temperaturi de circa 4°C, Utilajele folosite pentru pasteurizare pot fi de diferite construcţii, ele realizând pasteurizarea produselor lichide neambalate sau ambalate în recipiente. Produsul lichid este adus sub formă peliculară (sau în recipiente mari) în pasteurizator. Pasteurizatorul cu plăci realizează pasteurizarea prin curgerea laptelui în contracurent cu agentul termic (fig. 15.6.a). El este format din pachete de plăci 1 aşezate prin susţinere la părţile superioară şi inferioară pe două bare cilindrice 2 din oţel. Tot ansamblul din plăci este strâns între placa de capăt fixă 3 şi cea mobilă 4 cu ajutorul unor şuruburi de presare 5; fixarea pe fundaţie se face prin suporturile 6 şi 7.

Fig. 15.6. Pasteurizator cu plăci

517

Plăcile (fig. 15.6.b) sunt de formă dreptunghiulară, obţinute prin presare, astfel încât să formeze pe suprafaţă fie canalele 8, fie proeminenţele 9 care să permită unui fluid să circule de la canalul de alimentare 10 spre cel de evacuare 11. Celălalt agent circulă pe faţa opusă a plăcii de la canalul de alimentare 13, spre canalul de evacuare 14. La montarea plăcilor în pachet, garnitura 12 trebuie fixată corect pe lăcaşuri la canalele colectoare, astfel încât pe o parte a plăcii să circule agentul termic, iar pe cealaltă parte lichidul cu care se face schimbul de căldură. Între diferitele pachete de plăci, în anumite cazuri, se pot monta plăci (sau pereţi) intermediare, formând în acest fel mai multe compartimente care lucrează fiecare independent, utilizând agenţi termici diferiţi, de exemplu, un compartiment poate fi răcit cu apă rece, altul cu soluţie de clorură de calciu rece. Instalaţii pentru pasteurizare sucului de roşii În linia tehnologică de obţinere a sucului de tomate, pasteurizarea se realizează cu instalaţia care este formată din pasteurizatorul propriu-zis care este un schimbător de căldură cu plăci, serpentina de menţinere la temperatura de pasteurizare, rezervorul de obţinere a apei fierbinţi, care constituie agentul termic al instalaţiei şi dispozitive de reglare automată a regimului termic. Schimbătorul de căldură este construit din două zone: o zonă de încălzire prin recuperare de căldură, formată din şapte plăci şi zona de pasteurizare, cu suprafaţa de schimb de căldură formată din 16 plăci. În serpentina se realizează menţinerea la temperatura de pasteurizare. Agentul termic al instalaţiei, apa fierbinte, se obţine într-un rezervor prin barbotare de abur saturant. Pasteurizarea sucului are loc la temperatura de 115-120°C, folosind apă caldă la 120125°C. Cerinţele tehnologice impun o menţinere la temperatura de pasteurizare timp de 2 min. (are loc distrugerea lui Baccillus thermoacidurans), timp care se asigură prin circulaţia în serpentina de menţinere la temperatura de pasteurizare. Circulaţia fluidelor este redată în schema din figura 15.7. Sucul proaspăt dezaerat este preîncălzit în zona I, folosindu-se drept agent termic sucul pasteurizat, trecut prin serpentina de menţinere. Sucul de pasteurizat pătrunde în zona de pasteurizare II, atinge temperatura de 115°C şi, după trecerea prin serpentina de menţinere, se reîntoarce în zona I de recuperare a aparatului. 518

Răcirea sucului de tomate se realizează până la 55-60°C, deoarece se practică turnarea fierbinte în recipiente. în acest fel, nu apare necesară o zonă de răcire propriu-zisă. Agentul termic al zonei de pasteurizare II, apa fierbinte, circulă în sistem închis.

Fig. 15.7. Schema de circulaţie a sucului de roşii în instalaţia de pasteurizare. 1- schimbător de căldură cu plăci; 2 - serpentină de menţinere; 3 - rezervor apă fierbinte; 4 - pompă recirculare apă fierbinte; 5 - conductă alimentare suc; 6 - conductă evacuare suc; 7 - conductă apă rece; 8 - conductă de abur.

15.3.1. Exploatarea și întreținerea pasteurizatoarelor cu plăci Instalarea şi punerea în funcţiune a pasteurizatoarelor cu plăci La instalarea şi punerea în funcţiune trebuie să se facă lucrări pregătitoare, verificări ale aparatelor, probe de presiune şi etanşeitate, verificări vizuale, verificări ale stângerii şuruburilor. În timpul acestor probe şi verificări se supraveghează următorii parametri de proces (Toma, 2009): •

Temperatura de pasteurizare;

•

Temperatura de menţinere;

•

Presiunea aburului;

•

Temperatura agentului de încălzire - apa caldă/abur;

•

Temperatura agentului de răcire – apa rece;

•

Presiunea apei calde/aburului;

•

Pierderile de lichide în exterior, printre plăci.

Operaţiile necesare se execută în următoarea ordine:  Verificare stângerii şuruburilor dispozitivului de strângere a plăcilor;  Verificarea aparatului pentru obţinerea apei calde.;  Verificarea pompelor de apă – proba de presiune şi verificarea ungerii; 519

 Verificarea vizuală a stării plăcilor;  Proba de etanşare a pasteurizatorului. Verificarea compresoarelor de aer – la mers în gol, la parametrii nominali, apoi se face proba de mers în sarcină, la parametrii cu 25% mai mari de cât cei nominali. Exploatarea pasteurizatoarelor cu plăci Pentru o exploatare corectă a instalaţiilor de pasteurizare este necesar să se execute următoarele lucrări (Toma, 2009): ✓

Şuruburile dispozitivului de strângere a plăcilor trebuie să fie menţinute unse întotdeauna, pentru a se evită ruginirea lor, iar o dată pe lună vor fi curățite astfel încât să permită strângerea lor cu uşurinţă;

✓

Resturile de soluţii de spălare şi de saramură care au stropit părţile exterioare ale aparatelor se vor spăla imediat, vor fi şterse cu o cârpa moale uscată şi apoi locul se unge cu un strat foarte subţire de ulei; de astfel ungerea cu o cârpă înmuiată în puţin ulei este indicată să se aplice pe toate părţile exterioare din otel inoxidabil polizate şi şlefuite;

✓

Aparatul pentru obţinerea apei calde va fi golit la fiecare trei luni, curăţit şi reumplut. Aparatele de contracurent, în interiorul cărora se constată ca s-a depus un strat prea gros de piatră, vor fi umplute cu soluţia de acid clorhidric diluat (1,8-2%) şi vor fi menţinute astfel 24 h, după care se clătesc şi se umple cu apă curată;

✓

La pompele de apă se va asigura ungerea cu unsoare rezistenta la căldura Rul 125 şi cu ulei de bună calitate. Daca pompa pierde apă pe lângă ax, se va strânge presetupa sau se va înlocui garnitura din sfoara de azbest grafitat, cu alta nouă;

✓

La curăţirea plăcilor nu se vor folosi scule ascuţite, ci se vor folosi perii de rădăcini, după o înmuiere prealabilă a plăcii cu o soluţie de acid azotic (4%);

✓

Garniturile de cauciuc care s-au turtit ori s-au rupt şi nu mai asigură etanşeitatea plăcilor, se înlocuiesc cu altele noi, ce se lipesc cu soluţie specială, care soseşte o dată cu aparatul sau se foloseşte grundul şi vopseaua;

✓

Tabloul de comandă şi controlul se deschide o dată pe lună pentru strângerea şuruburilor (bornelor) şi pentru verifcarea stării instalaţiei;

✓

La compresoarele de aer de la instalaţia de automatizare se va avea grijă ca in fiecare zi să se descarce apa ce se poate strânge in butelia de aer comprimat şi pe conducte; operaţia se execută de la robinetele de golire care sunt prevăzute în acest scop;

520

În timpul funcţionării instalaţiilor de pasteurizare pot apărea diferite defecte, aşa cum rezultă din tabelul 15.1

Tabelul 15.1 Defecte şi remedierea lor la pasteurizatoarele cu plăci (Toma, 2009) Defecte Nu se realizează temperatura de pasteurizare prescrisă

Măsuri de remediere

Cauze

a)Plăcile nu sunt montate a)Se demontează plăcile şi se corect controlează ordinea numeric b)Presiunea insuficientă

aburului

este b)Se va readuce alimentarea cu abur

la

normal

c)debitul de apă caldă este c)Se deschide mai mult robinetul prea mic de apa caldă Temperatura de pasteurizare nu este menţinută constantă de aparatul de automatizare

a)Nu este constantă presiunea a)Se iau măsuri adecvate pentru aburulu menţinerea uniformă a parametrilor respectivi b)Este înfundată conducta cu aer ce comandă capul de b)Se va proceda la desfundarea recirculare conductelor c)S-a desfăcut legătura c)Se va verifica conform schemei electrică, în aparatul de de montaj automatizare

Nu se realizează temperatura de răcire prescrisă

a)Debitul de apă este prea a)Se verifica debitul mic sau are temperatura temperatura apei ridicată b)Se demontează şi b)Plăcile nu sunt montate controlează ordinea numerică corect

Se produc pierderi de lichide în exterior printre plăci

a)Garniturile sunt defecte b)Plăcile sunt strâmbe

şi se

a)Se demontează aparatul si se repara ori se inlocuiesc garniturile b)Se vor strânge treptat

Lichidul circulat prin in- a) Alimentarea cu abur este a) Se va verifica şi se va deschide stalaţie nu este încălzit oprită . b)Se va pune în funcţiune de loc b) Pompa de apă caldă este c) Se va verifica şi înlătura defectul oprită. d) Se va înlocui membrana cu altele de c) Nu este pusă în funcţiune rezervă aparatura de automatizare d) Este ruptă membrana reductorului de aer (în cazul comenzii cu aer) de la tabloul de comandă

521

Tabelul 15.1 (continuare) Măsuri de remediere

Defecte

Cauze

Debitul este mai redus decât cel pentru care a fost construit aparatul

a) Plăcile sunt acoperite cu un strat a) Se va face o spălare cu soluţii chigros de substanţe de impurificare mice, reducând timpii de recirculare b) Garniturile de cauciuc sunt b) Se vor înlocui garniturile cu altele uzate şi s-a micşorat spaţiul noi dintre plăci. c) Se demontează şi se curăţă c) Pompa de alimentare defectă

15.4. UTILAJE PENTRU STERILIZARE ŞI UPERIZARE Sterilizarea cu ajutorul căldurii se realizează în trei faze: o încălzirea produsului conservat în prealabil; o sterilizarea propriu-zisă în care produsul este menţinut o perioadă de timp la temperatura de sterilizare; o răcirea produsului. Se supun sterilizării produse alimentare ambalate (în recipiente metalice, de sticlă sau carton cerat) sau neambalate, supunând lichidul (de exemplu, laptele) tratamentului termic în instalaţii adecvate, denumite sterilizatoare. Sterilizarea termica Sterilizarea termică se realizează în autoclave de diverse tipuri (cu funcţionare continuă sau în şarje), instalaţii de uperizare pentru produsele lichide, tehnici de sterilizare în vrac urmată de ambalare aseptică ş.a. O importanţă deosebită are alegerea regimului optim care să asigure distrugerea practică totală a microorganismelor, cu menajarea maximă a însuşirilor fizico-chimice şi senzoriale ale produselor. La sterilizarea în recipiente se ţine cont de presiunea internă ce apare prin tratamentul termic şi de fenomenele ce au loc în decursul răcirii recipientelor, de dimensiunile şi formele optime ale acestora si de alţi factori. Pentru grăbirea procesului şi îmbunătăţirea regimului termic, se aplică pe scară largă în industria cărnii autoclave orizontale rotative, denumite şi rotoclave. Prin rotirea recipientelor în decursul procesului de sterilizare se reduce durata tratamentului, îmbunătăţindu-se coeficientul de transmisie a căldurii. 522

Rotoclava (fig. 15.8) este alcătuită din sterilizatorul propriu-zis 1 şi vasul de presiune 9 în care se prepară apa caldă din apă rece alimentată cu pompa 12 şi aburul admis prin conducta perforată 8. Sterilizatorul este de formă cilindrică, având un capac fix 7 şi unul 7' prins în balamale şi închis etanş cu dispozitivul 13. În interior se fixează coşurile perforate 2 în care sunt aşezate conservele. Acest coş culisează pe două şine 14 şi se fixează pe axul 3 pentru a fi puse în mişcarea de rotaţie pe care o primesc de la electromotorul 4 prin intermediul roţilor dinţate 5 şi al curelelor 6. După închiderea sterilizatorului se aduce apa caldă prin conducta 10 şi abur prin conducta 8, lăsând să se transmită căldură conservelor pentru a atinge valoarea temperaturii sterilizare. Apoi, aceeaşi pompă alimentează apa rece prin racordul 11 în recipientul 1, concomitent evacuând-o pe cea caldă prin conducta 15. Ca în toate instalaţiile, procesul de sterilizare are loc în trei faze, respectiv de preîncălzire, sterilizare propriu-zisă şi răcire. În final, se opreşte rotirea, se evacuează apa şi se scot coşurile cu cutii din rotoclavă.

Fig. 15.8. Rotoclava pentru sterilizare

Autoclava verticală, cu funcţionare discontinuă Autoclava este un vas cilindric vertical cu partea inferioară bombată, prevăzut cu capac rabatabil. Capacul este prins de corpul autoclavei cu balamale şi este prevăzut cu contragreutăţi pentru o manevrare mai uşoară.

523

La partea inferioară a autoclavului este montat barbotorul prin care se aduce aburul în autoclav. Barbotorul poate avea diferite forme. Barbotorul inelar are orificiile înclinate la 45° faţă de verticală, în sus şi în jos, cu un diametru de maximum 3 mm. Pe fundul autoclavului este prevăzut şi racordul pentru scurgerea apei în legătură cu conducta de preaplin, de la partea superioară. Pe conductele de abur, apă şi aer, între ventile şi autoclavă, se montează clapete de reţinere, care lasă să treacă fluidul într-o singură direcţie, de la ventil la autoclav. Recipientele cu produs se introduc în autoclavă, în coşuri. Se construiesc autoclave cu 1-4 coşuri. Autoclavele cu mai multe coşuri diferă numai ca înălţime. Coşurile sunt cilindrice şi au un diametru cu circa 80 mm mai mic decât diametrul interior al autoclavei, pentru ca, în jurul coşului, să existe un spaţiu liber prin care să se asigure circulaţia apei. Coşurile sunt confecţionate din tablă perforată. Orificiile coşului trebuie să permită o circulaţie activă a fluidelor între interiorul şi exteriorul coşului. Se recomandă ca aceste orificii să aibă un diametru minim de 25 mm şi distanţa maximă între orificii să fie de 2,5 ori diametrul orificiului. Coşurile se aşează centric în autoclav, acestea fiind prevăzute cu o nervură de centrare. Ventilul de aerisire serveşte la eliminarea aerului şi a gazelor necon- densabile în timpul încălzirii autoclavului, proces care asigură un regim termic uniform în întregul corp al autoclavului. Aerul rămas între cutiile din autoclav formează aşa numitele „pungi de aer“, care sunt zone mai reci în care se creează condiţii pentru realizarea procesului de substerilizare. Ventilul de evacuare a gazelor necondensabile este instalat în general, în partea opusă zonei de alimentare cu abur saturant. În figura 15.9 este prezentată schema unei instalaţii de sterilizare cu suprapresiune de aer. Aerul este furnizat de compresorul 2, prin intermediul recipientului de presiune 3, prevăzut cu manometrul 14, supapă de siguranţă 15 şi ventilul de reţinere Elemente de exploatare-întreținere. În figura 15.9 este prevăzută schema unei instalații de sterilizare cu suprapresiune de aer. Aerul este furnizat de către compresorul 2, prin intermediul recipientului de presiune 3, prevăzut cu manometrul 14, supapa de siguranță 15 şi ventilul de reținere. Conducerea procesului de sterilizare are loc astfel: - în autoclav, coşul cu recipientele de sterilizare se introduce cu ajutorul electropalanului; - se consideră ventilele de abur 27, de preaplin 19 şi de golire 18, închise; - se alimentează autoclavul cu apă prin conducta 11, nivelul apei trebuie să fie cu 10-15 cm peste marginea de sus a coşului; 524

- se închide capacul, strângând piuliţele tip fluture; - se deschide ventilul de abur 17 şi totodată se deschide ventilul de preaplin 19, pentru a se elimina surplusul de apă provenit din condensarea aburului în masa de apă rece; - în momentul când, prin conducta de preaplin începe să iasă abur, se închide ventilul 19; din acest moment, presiunea în autoclavă începe să crească odată cu temperatura; - când temperatura din autoclavă a ajuns la 105-110°C se începe introducerea treptată a aerului.

Fig. 15.9. Schema unei instalaţii de sterilizare cu suprapresiune de aer 1 - autoclavă; 2 - compresor de aer; 3 - recipient de presiune; 4 - ventil de aerisire; 5 - supapă de siguranţă; 6 - termometru; 7 - manometru; 8 - conductă alimentare agent termic; 9 - conductă aer; 10 - clapetă de reţinere; 11 - conductă alimentare apă; 12 - conductă golire autoclav; 13 - conductă de preaplin; 14 - manometru. 15 – supapă de siguranţă; 16, 17, 19, 19, 20, 21 – ventile.

Practic, suprapresiunea se introduce după 10-15 min de încălzire, iar în momentul în care începe etapa de sterilizare propriu-zisă, în autoclavă trebuie să existe următorul regim termic: temperatura 120°C, suprapresiunea realizată de aerul introdus 0,15 MPa. Suprapresiunea continuă să se mărească încet, iar către jumătatea perioadei de menținere a produsului la temperatura de sterilizare, atinge valoarea de 0,2 MPa. Suprapresiunea se menține până la jumătatea timpului de răcire. În această perioadă se 525

urmăreşte variaţia temperaturii, reglându-se introducerea aburului cu ajutorul ventilului 16. La sfârșitul perioadei de sterilizare prescrise, se închide ventilul de abur 16 şi se deschide ventilul de apă 20 pentru începerea răcirii, în același timp se deschide treptat ventilul de preaplin 19. Se menține suprapresiunea de 0,2 MPa, manipulând ventilele de apă, aer şi preaplin, urmărindu-se cu atenție manometrul şi termometrul 7. Se acționează ventilul 21 pentru reducerea suprapresiunii în momentul în care temperatura a scăzut sub 100°C. Când presiunea devine egală cu presiunea atmosferică şi temperatura de 40-50°C, se deschide capacul rabatabil şi se scoate coşul cu recipiente. Întreţinerea autoclavei constă în verificarea permanentă a etanșeității acesteia, a funcţionării aparatelor de control. Periodic, garnitura de azbest uleiată de la capac, se verifică şi, în caz de degradare, se schimbă. La datele indicate de fişa tehnică a autoclavei, se face proba de presiune de către organele de metrologie. Se va respecta cu strictețe schema de manipulare a ventilelor. O atenție deosebită trebuie acordată manevrării ventilelor de aerisire şi preaplin. La deservirea electropalanului care transportă, încarcă şi descarcă coşurile cu recipiente, trebuie să se ţină seama de următoarele: • se va evita staționarea sub electropalan ; • la încărcare şi descărcare trebuie evitate revărsările de apă fierbinte, care pot duce la accidente. Indicaţii de montaj Montarea autoclavei se face într-un canal de minimum 700 mm adâncime, prevăzut cu sifon de scurgere la canal. Distanta până la peretele din spatele autoclavei trebuie să fie de minimum 1100 mm, pentru a permite deschiderea capacului. Ventilele pentru abur, apă, aer se montează pe perete, la 1,5 m înălțime. În tabelul 15.2 sunt prezentate principalele deranjamente şi remedierile respective, în funcționarea autoclavului.

526

Tabelul 15.2 Principalele defecte ce pot apărea funcționarea autoclavului Defecţiuni

Remedieri

1. Substerilizare. Cauze: - nu s-a eliminat complet aerul din În timpul funcționării se va lăsa întreautoclavă; deschis ventilul de aerisire. - manometrul este defect şi arată o Manometrul se verifică de organele metrotemperatură mai mare decât cea reală. logiei la începutul fiecărei campanii. În 2. Termometrul nu indică temperatura timpul campaniei, manometrul va fi verinormală. Cauze : ficat săptămânal, cu ajutorul unui mano- este defect; metru de control. - conducta de legătură a buzunarului este Termometrele vor fi verificate lunar de astupată, din care cauză apa stagnează în organele metrologiei. buzunar şi se răceşte. Se curăţă conducta ori de câte ori este ne3. Între corp şi capac se elimină abur, cu cesar. toate că șuruburile sunt strânse. Cauze : - garnitura de azbest este uzată; Se schimbă garnitura. -

creșterea bruscă a presiunii şi uneori Grija principală a muncitorului, imediat după producerea de explozii, când robinetul închiderea capacului, este să deschidă de preaplin a rămas închis; din cauza ventilul de preaplin. apei care se formează prin condensarea vaporilor de încălzire a autoclavei, aceasta se umple complet cu apă şi, prin ridicarea temperaturii, presiunea creşte brusc; depășind limita de rezistență a aparatului, se produc fisuri cu urmări grave.

4. a. b. -

Deformarea permanentă a cutiilor. Ciocuri la capace. Cauze: presiunea interioară mare; depășirea temperaturii de sterilizare; temperatura la închiderea cutiei scăzută. Turtirea capacului cutiei. Cauze: presiune mare în autoclavă; creşterea rapidă a presiunii in autoclavă.

5. Suprasterilizare. Cauze: - răcirea incompletă după sterilizare; - nerespectarea formulei de sterilizare.

Respectarea temperaturii de sterilizare; Răcirea cu contrapresiune de aer; Închiderea la temperaturi ridicate; Exhaustizarea recipientelor; Respectarea presiunii dc sterilizare; Creşterea treptată a presiunii; Răcirea recipientelor cu apă pînă la 40-45°C; Respectarea regimului termic.

Uperizarea Uperizarca reprezintă un procedeu de sterilizare a laptelui prin injecţia directă de abur la temperatura de pasteurizare. Conform celui mai răspândit procedeu, laptele este preîncălzit 527

în recuperatorul de căldură 1 (fig. 15.10) până la temperatura de circa 50°C. În continuare, el trece prin recipientul de dezaerare 2 sub vid. Vaporii şi aerul ajung din colectorul 3 în condensatorul 4, legat de pompa de vid 5, condensatul fiind evacuat cu pompa 6. Datorită vidului creat, are loc evaporarea prin detentă, laptele răcindu-se la 35...40°C. Laptele dezaerat este debitat cu pompa 7 în recuperatorul de căldură 1, unde se încălzeşte la 75...80°C. În continuare, se ridică presiunea la 6...8 bar cu o altă pompă şi laptele ajunge în injectorul 8, în care este amestecat cu aburul. Printr-un contact timp de 2...4 s are loc ridicarea temperaturii până la 150°C. Urmează o nouă detentă în recipientul 9, după care laptele este pompat prin răcitorul 10. Vaporii rezultaţi prin detentă sunt trecuţi prin preîncălzitorul 1, de unde ajung în condensatorul 4. Astfel se asigură şi dezodorizarea laptelui. În injector are loc, pe lângă sterilizarea termică şi o generare de ultrasunete care ajută acest proces. Există şi instalaţii de uperizare în care nu se produce contactul cu aburul, renunţânduse şi la generarea de ultrasunete. În acest caz, sterilizarea se efectuează prin încălzire indirectă la temperatura de 140°C. Laptele este preîncălzit în prealabil şi supus omogenizării. După trecerea prin zona de sterilizare, laptele este supus autoevaporării şi răcirii prin detentă. Astfel are loc dezodorizarea, iar vaporii rezultaţi sunt folosiţi pentru preîncălzirea laptelui.

Fig. 15.10. Schema unei instalaţii de sterilizare

În cazul folosirii unei instalaţii de acest tip, se produce, pe lângă sterilizare, si o concentrare. 528

Pentru unele produse se face sterilizarea în vrac, urmată de ambalarea în condiţii aseptice (de exemplu, produse solide cu dimensiuni mai mari de 30 mm şi care nu pot fi manipulate prin pompare). Produsele sunt sterilizate în vrac la temperaturi de 138...150°C, apoi răcite parţial până la 121...125°C şi introduse în ambalaje sterilizate în prealabil, în condiţii aseptice. Există variante conform cărora, după sterilizare, urmează răcirea şi detenta sub vid până la temperatura de 100°C, după care, produsele aşezate în recipiente trec printr-un tunel în care are loc închiderea în condiţii aseptice, sub protecţia de abur supraîncălzit. Avantajele sterilizării în vrac sunt: -

se pot realiza cantităţi mari de produse ambalate în recipiente de capacităţi impresionante, fără influenţarea calităţii, în comparaţie cu cele sterilizate în cutii de capacităţi mici; după cum se ştie, prin sterilizarea termică uzuală nu se pot realiza produse de calitate constantă în ambalaje cu conţinut de peste 10 kg; conform tehnicii de sterilizare în vrac, este posibilă ambalarea în butoaie de 200 1 şi de capacităţi mai mari, în condiţii calitative similare cu cele din cutiile de 500 g;

-

recipientele nu sunt încălzite în stare închisă; se evită eforturile de dilatare, care se exercită la închiderea recipientelor si deformaţiilor permanente; se suprimă posibilităţile, de recontaminare ulterioară în decursul procesului de răcire;

-

ingredientele, precum sosuri şi legume, pot fi sterilizate şi fierte separat. menţinânduse însuşirile igienice şi gustative;

-

se înlocuieşte opărirea şi se reduce consumul de energie pentru acest scop.

529

16. UTILAJE PENTRU EVAPORARE ŞI CONDENSARE 16.1. EVAPORATOARE 16.1.1 Destinaţia evaporatoareior În industria alimentară, aparatele evaporatoare se folosesc pentru mărirea densităţii semifabricatelor şi a produselor alimentare. Staţiile de evaporare se folosesc în industria zahărului pentru fierberea sucului de zahăr şi transformare în sirop; la fabricarea amidonului, pentru evaporarea extractului de porumb, a siropului de melasă; în industria laptelui, pentru mărirea densităţii laptelui, zerului; în industria conservelor, pentru obţinerea sucurilor concentrate de fructe, pentru obţinerea gemurilor, umpluturilor de bomboane şi a altor produse; în sfârşit, instalaţiile de evaporare se mai întâlnesc în fabricile de spirt, pentru fierberea borhotului. În unele industrii, evaporarea se face în două stadii: în primul stadiu, soluţia se fierbe la o anumită concentraţie a substanţelor uscate; apoi se tratează chimic, se prelucrează mecanic şi se fierbe definitiv. Primul stadiu de evaporare se face într-o staţie de evaporare cu mai multe corpuri, cu funcţionare continuă. Aceste aparate se numesc adeseori aparate de evaporare sau evaporatoare. În cele ce urmează, sunt studiate doar câteva aparate şi sunt, date informaţiile principale, necesare pentru prelucrarea acestora. 16.1.2. Clasificarea evaporatoarelor Aparatele evaporatoare trebuie să satisfacă cerinţele tehnologice ale producţiei, trebuie să fie simple şi comode în exploatare, să fie sigure în funcţionare şi să aibă înălţimea şi volumul spaţiului de vidare corespunzătoare. Construcţia evaporatoarelor diferă după modul de realizare a operaţiei, al folosirii agentului termic, al circulaţiei agentului termic etc. Clasificarea evaporatoarelor este redată în figura 16.1. În continuare, sunt prezentate cele mai utilizate, evaporatoare. Evaporator cu cameră de încălzire suspendată (fig. 16.2.). Aparatele evaporatoare cu vid se fac cu lungimea tuburilor până la 2...2,5 m şi cu suprafaţa de încălzire până la 170 m 2. Ele lucrează adesea periodic, în special în cazurile când evaporarea este însoţită de formarea unor cristale în soluţie; în acest caz, produsul finit se separă printr-un orificiu care se află la baza aparatului. Suprafaţa de încălzire a acestor aparate se execută adeseori sub forma unui 530

ansamblu separat care se fixează în interiorul corpului. Această construcţie se numeşte aparat cu vid şi cameră suspendată.

Fig. 16.1. Clasificarea evaporatoarelor

531

Fig. 16.2. Evaporator cu cameră de încălzire suspendată 1- cameră de captare a vaporilor; 2 - deflector; 3 - corp; 4 - vizor; 5 - evacuare gaze; 6 - camera de încălzire; 7 şi 13 - alimentarea aburului; 8 şi 12 - evacuare condens; 9 - supapă; 10 - mecanism acţionare; 11- evacuare produs; 14 evacuare gaze necondensabile; 15 - evacuare picături.

Evaporatorul pelicular (fig. 16.3.) are suprafaţa de încălzire formată dintr-un fascicol de tuburi cu lungimea de aproximativ 7 m. Particularitatea acestui aparat o constituie mecanismul procedeului de evaporare. Produsul ce urmează a fi supus evaporării se introduce prin partea inferioară a aparatului prin racordurile 1 şi 10, se distribuie uniform între ţevi şi începe să fiarbă. Vaporii formaţi circulă printre ţevi în sus, antrenând cu ei soluţia, care se ridică într-un strat subţire de-a lungul tuburilor. Astfel, evaporarea se face într-un strat subţire de produs, ceea ce este foarte important din punctul de vedere al procesului termic. De aceea, aceste aparate se numesc aparate peliculare. Produsul, cu densitate mărită, este împins cu viteză mare de vaporii formaţi, în separator. În partea separatoare a aparatului, deasupra tuburilor, este montată 532

Fig. 16.3. Evaporator pelicular 1 şi 10 - alimentare produs; 2 - admisie abur; 3 - supapă siguranţă; 4 - evacuare abur secundar; 5 - alimentare apă; 6 - vizor; 7 - evacuare produs concentrat; 8 - evacuare gaze; 9 - evacuare condens

o umbrelă deflectoare cu despărţituri care separă lichidul de vapori. Soluţia concentrată se scoate prin racordul 7 din aparat, iar vaporii trecuţi prin capcană sunt evacuaţi din aparat prin racordul 4. Pentru ca produsul să intre uniform în tuburi, capetele acestora depăşesc placa tubulară şi intră în cupă, peste a cărei margine produsul se scurge, formând o perdea uniformă. Dimensionarea evaporatorului Pentru a stabili dimensiunile evaporatorului, este necesară să se stabilească mai întâi tipul de evaporator şi forma suprafeţei de schimb de căldură. Ţinând seama de relaţiile geometrice în calculul pentru suprafaţa de schimb de căldură, se pot stabili dimensiunile suprafeţei de schimb de căldură. Apoi, ţinându-se seama de volumul camerei de separare sau de alte date pentru construcţia aparatului, se pot stabili celelalte elemente ale evaporatorului, cunoscându-se relaţiile geometrice pentru calculul volumelor. 16.1.3. Întreţinerea şi repararea evaporatoarelor Întreţinerea. Pe măsură ce se lucrează, suprafaţa de încălzire a evaporatoarelor se acoperă cu încrustaţii provenite în special din depunerile soluţiilor ce se concentrează. În cazul respectării exacte a regimului tehnologic şi a parametrilor funcţionali, o staţie de evaporare lucrează în mod satisfăcător, fără curăţirea suprafeţei de încălzire timp de 2000...2200 h. Pentru curăţirea ţevilor din aparatele verticale, se deschid capacele inferioare ale aparatelor, curăţirea executându-se fără demontarea camerei de încălzire. La aparatele orizontale se deschid în acest scop capacele camerelor de abur, se scot rozetele şi apoi ţevile, care se curăţă în afara aparatului. Fiecare ţeavă este supusă unei probe hidraulice pe un dispozitiv special. La montarea ţevilor trebuie schimbate garniturile de cauciuc. Reparaţiile curente. În afară ele lucrările de întreţinere se mai execută şlefuirea ventilelor robinetelor, etanşarea presetupelor, curăţirea geamurilor de observaţie a termometrelor şi a sticlelor indicatoarelor de nivel. Se verifică şi se curăţă oalele de condens, se înlocuiesc plutitoarele ruginite sau uzate, se curăţă dispozitivele de evacuare a gazelor necondensabile şi separatoarele de picături. Se înlocuiesc toate garniturile uzate de la asamblările prin flanşe. Se montează toate elementele componente ale evaporatoarelor şi reţeaua de conducte prin strângerea flanşelor de legătură şi se face proba hidraulică a aparatelor şi apoi a întregii

533

instalaţii, verificându-se etanşeitatea acesteia pe cele două circuite: vapori şi soluţie. Pentru executarea acestor lucrări este necesar să fie in rezervă cel puţin 5% din ţevi pentru aparatele orizontale si cel puţin 2% pentru cele verticale. Se verifică apoi sticlele pentru indicatoarele de nivel; geamurile pentru ferăstruicile de observaţie; garniturile şi supapele pentru ventile şi diversele garnituri de etanşare pentru flanşe. Reparaţia capitală (RK) se face după 18000...20000 h funcţionare şi constă din desfacerea izolaţiei termice, demontarea conductelor şi a elementelor componente ale evaporatoarelor, revizuirea şi repararea acestora. Se înlocuiesc toate ţevile fierbătoare care prezintă un grad înaintat de uzură. Se repară plăcile tubulare şi se verifică toate cordoanele de sudură. Porţiunile de manta care prezintă zone intens corodate se detaşează şi se sudează tole din tablă de oţel. Se înlocuiesc toate armăturile uzate: robinete, vane, oale de condens, indicatoare de nivel, precum şi aparatele de măsură şi control care nu mai prezintă suficientă siguranţă. Se înlocuiesc spărgătoarele de spumă şi dispozitivele de evacuare a gazelor necondensabile dacă prezintă un grad înaintat de uzură. La fierbătoarele sub vacuum cu dispozitive de agitare se face revizia reductorului, se înlocuiesc rulmenţii uzaţi, se schimbă angrenajele uzate şi se repară paletele agitatorului. Se asigură ungerea cu lubrifiant corespunzător. Se curăţă toate suprafeţele metalice de stratul de vopsea de protecţie. Cea mai mare parte a lucrărilor de reparaţii capitale se execută în atelierul mecanic. După reparare se montează evaporatoarele şi reţeaua de conducte cu toate armăturile aferente. După montare se face proba de presiune hidraulică şi pneumatică conform normativelor ISCIR, se depistează neetanşeităţile şi se iau măsuri de eliminare a acestora. Proba pneumatică se realizează, de regulă, cu aer comprimat, la o presiune de 12 daN/cm2 care nu trebuie să scadă timp de 18 h. Pentru încercarea hidraulică se foloseşte apă la presiunea de 6 daN/cm2. Se aplică apoi vopseaua de protecţie a suprafeţelor metalice exterioare. După montare şi efectuarea probelor de presiune se execută lucrările de izolare termică a evaporatoarelor, preîncălzitoarelor şi tuturor conductelor de circulaţie a vaporilor şi soluţiei. După executarea izolaţiei termice, aceasta se vopseşte cu vopsea de ulei. În paralel cu aceste lucrări se execută şi repararea şi vopsirea platformei de montare a staţiei, a scărilor de acces şi a parapetului de protecţie.

534

16.2. UTILAJE PENTRU CONDENSARE 16.2.1. Destinaţia condensatoarelor Operaţia de condensare se realizează direct prin barbotarea vaporilor în apă rece sau indirect, prin intermediul unei suprafeţe de schimb de căldură. Trecerea vaporilor în stare lichidă se realizează prin cedarea căldurii acestora unui agent de răcire care, de regulă, poate fi apa rece sau aerul. Transformarea vaporilor în lichid are ca scop recuperarea unor substanţe volatile, recuperarea vaporilor secundari, eliminarea vaporilor din anumite spaţii etc. Ţinându-se seama de schimbul de căldură ce se stabileşte între vaporii ce condensează şi agentul de răcire folosit, condensarea poate fi realizată prin mai multe metode. Condensarea cu schimb direct de căldură. Operaţia de condensare (fig. 16.4.a) se realizează prin barbotarea vaporilor în apa rece, utilizată ca agent de răcire. Această rnetodă este utilizată atunci când recuperarea vaporilor se face sub formă de apă caldă (amestec de condens şi apă de răcire), care se poate folosi la curăţenia tehnologică a secţiilor. Concomitent cu operaţia de condensare, se realizează o anumită presiune în spaţiul de vapori al evaporatorului din care s-au captat vaporii secundari. Condensarea cu schimb indirect de căldură. Operaţia de condensare (fig. 16.4.b) se realizează ca urmare a cedării căldurii de condensare a vaporilor, printr-o suprafaţă, agentului de răcire. În acest caz, condensul la presiunea la care s-au recuperat vaporii poate fi folosit în diverse operaţii termice, de exemplu la preîncălzire, la pasteurizare etc.

Fig. 16.4. Schema operaţiei de condensare

Prin această metodă de condensare se recuperează vapori ai unor produse ce prezintă importanţă din punct de vedere industrial, de exemplu, se recuperează vaporii solventului utilizat la extracţia uleiului din sămânţă de floarea soarelui, se recuperează vaporii de alcool etilic în instalaţiile de distilare etc.

535

16.2.2. Clasificarea condensatoarelor Condensatoarele pot fi cunoscute sub următoarele tipuri: condensatoare de amestec şi condensatoare de suprafaţă. CONDENSATOARE DE AMESTEC. În aceste condensatoare (fig. 16.5), vaporii sunt amestecaţi cu apa de răcire în care se condensează.

Fig. 16.5. Condensatoare de amestec (barometrice): a - cu talere inelare; b - cu talere perforate; c - cu alimentarea vaporilor prin injector exterior; d - cu alimentarea vaporilor prin injector inclus în condensator; e - prin stropire; f - cu pompă de evacuare a condensului; l - corp; 2 - coloană; 3 - talere; 4 - şicane; 5 - taler distribuţie apă; 6 şi 12 - alimentare vapori secundari; 7 - evacuare gaze necondensabile; 8 - alimentare apă răcire; 9 - bazin colectare condens; 10 - prea-plin; 11 - alimentare fluid motor; 13 - şicană; 14 - sită stropire apă; 15 - pompă condens; 16 - traseul fluidului de răcire.

536

Cu cât amestecarea este mai intensă, dispersarea bulelor de vapori este mai uniformă, iar schimbul de căldură este mai intens. În condensatoarele de amestec, presiunea absolută este egală cu presiunea din corpul de evaporare, de unde se aduc vaporii secundari, fiind totodată inferioară presiunii atmosferice. Pentru menţinerea presiunii constante în condensator, acestea se montează la o înălţime de aproximativ 10 m, evacuarea condensului şi a apei folosite la răcire realizându-se printr-o conductă numită coloană barometrică. Închiderea etanşă a condensatorului faţă de atmosferă se realizează prin apa din coloana barometrică, în acest scop coloana este introdusă cu capătul inferior, pe o lungime de 0,5 m, într-un bazin de apă în care se colectează apa ce se scurge din condensator. În acest bazin, este obligatorie menţinerea unui nivel constant de lichid cu ajutorul preaplinului, astfel încât să nu se provoace ieşirea coloanei barometrice din apă, şi deci admisia aerului în condensator. Condensatoarele de amestec pot funcţiona cu eliminarea condensului împreună cu apa de răcire prin coloana barometrică sau prin coloana de înălţime mică, cu ajutorul unei pompe. Condensatorul barometric cu talere şi şicane este format din corpul cilindric 1 (fig. 16.5.a), terminat printr-un trunchi de con, la care se sudează conducta barometrică 2. În interiorul corpului cilindric, se montează talerele inelare 3 şi, alternând cu acestea, şicanele 4 sub formă de discuri. Deasupra şicanei superioare se montează un grătar 5 din tablă perforată pentru distribuirea uniformă a apei de răcire. Vaporii secundari produşi de evaporator sunt alimentaţi prin racordul 6, datorită uşoarei depresiuni realizate în condensator de pompa de vid, care evacuează în permanenţă gazele necondensabile prin racordul 7. Apa de răcire, alimentată cu ajutorul unei pompe prin racordul 8, este distribuită pe talerul perforat, apoi curge în flux descendent de pe şicane pe talere, realizând astfel condensarea vaporilor cu care se întâlneşte în contracurent. Apa şi condensul obţinut se scurg în coloana barometrică şi apoi în rezervorul de acumulare 9, prevăzut cu preaplinul 10, care elimină în permanenţă la nivelul constant. Preaplinul de evacuare a apei din rezervor şi coloana barometrica trebuie astfel alese încât secţiunea de trecere a apei să asigure scurgerea acesteia, menţinând coloana plină cu apă până aproape de capătul superior. Depăşirea nivelului apei peste capătul superior ar putea conduce la fenomenul de inundare a condensatorului. În acest caz, se poate închide racordul 6, iar admisia aburului secundar este oprită, ceea ce conduce la creşterea presiunii în corpul de evacuare. Condensatorul cu talere perforate are construcţie asemănătoare condensatorului cu şicane, cu deosebirea că în interior se montează alternând numai talerele perforate 3 (fig. 537

16.5.b) de forma unor sectoare de cerc. Pe porţiunea liberă, talerul are o bordură (prag), a cărei înălţime asigură menţinerea unui strat de apă necesar barbotării şi condensării aburului. Surplusul de apă de pe taler curge: o parte prin orificii, altă parte deversează peste bordură, ajungând pe talerele inferioare, şi de aici se scurge pe conicitatea condensatorului în coloana barometrică. Instalaţiile de evaporare în vid funcţionează în condiţii foarte bune cu astfel de condensatoare. Condensatorul cu injectoare se utilizează în operaţiile în care cantitatea de vapori secundari este redusă, însă debitul de gaze necondensabile este mare. Se impune, în acest caz, evacuarea totală a acestor gaze, care, în situaţia menţinerii lor în evaporatoare, ar duce la creşterea presiunii, deci şi a temperaturii de evacuare. În acest caz, pe corpul cilindric 1 (fig. 16.5. c, d) al condensatorului se montează un ejector-injector, astfel încât să aspire vaporii prin racorduri, în injector se aduce fluid motor. Prin mărirea energiei vaporilor secundari, aceştia sunt alimentaţi sub talerul inferior, în condensator, unde, întâlnind apa rece care circulă în contracurent, sunt condensaţi. Injectorul poate fi montat şi în interiorul condensatorului. Condensatorul cu jet. La acest tip de condensator, prin coloana barometrica se evacuează în amestec apa provenită din condensarea vaporilor şi cea folosită la răcire, precum şi gazele necondensabile. În interiorul condensatorului se montează un perete cilindric 13, fiind la partea superioară sudat de capac şi liber la partea inferioară (fig. 16.5.e). Conductele de apă pătrund în interiorul corpului cilindrului. La conducta superioară se montează un dispozitiv de pulverizare 14 a apei, iar pe conducta inferioară se află mai multe orificii pentru împrăştierea uniformă a apei de răcire. Vaporii (împreună cu gazele necondensabile din evaporator) sunt alimentaţi prin racordurile 6 în partea inelară a condensatorului, ocolesc în curent descendent peretele cilindric, apoi se ridică prin ploaie de apă, unde vaporii de apă sunt total condensaţi. Gazele necondensabile sunt antrenate de ploaia creată şi dirijate, o dată cu aceasta, spre conducta barometrică. Condensatorul de nivel inferior funcţionează cu pompă pentru evacuarea condensului împreună cu apa de răcire. Acest condensator are o conductă scurtă (fig. 16.5.f) de evacuare a condensului, montată la racordul de aspiraţie în pompa 15. Vaporii secundari sunt alimentaţi prin racordul 3, montat la partea superioară, şi circulă în echicurent cu apa de răcire, pompată în condensator prin alt racord 16 prevăzut cu duze. Gazele necondensabile 538

sunt evacuate prin racordul 7, după ce mai întâi au fost separate de eventualele picături de apă, prin şicanarea circulaţiei, cu ajutorul peretelui despărţitor 13. Fluidul de răcire este alimentat prin racordul 8 şi evacuat cu pompa, o dată cu condensul. Condensatoare de suprafaţă (fig. 16.6) sunt constructiv identice cu schimbătoarele de căldură cu schimb de căldură indirect, prin intermediul unei suprafeţe de schimb de căldură, pe care vaporii condensează, fie sub formă de peliculă, fie sub formă de picături. Condensarea este astfel realizată, încât cu un coeficient total de transmitere de căldură k, să se obţină o eficacitate mare a schimbului termic. Pentru a intensifica schimbul de căldura, condensarea se realizează, de preferinţă, prin picături ce trebuie imediat îndepărtate de pe suprafaţa rece a condensatorului. În această situaţie, este indicată alimentarea vaporilor pe la partea superioară şi evacuarea condensului pe la partea inferioară, sub influenţa presiunii hidrostatice a coloanei de condens. Condensatorul multitubular ar poate fi vertical (fig. 16.6.a) sau orizontal (fig. 16.6.b). Acest condensator utilizează doi agenţi de răcire; unul circulă prin ţevile din compartimentul 1, celălalt prin ţevile din compartimentul 11, printr-o trecere sau prin mai multe treceri. Condensatorul cu aripioare este utilizat pentru condensarea agenţilor frigorifici care utilizează ca agent de răcire aerul, care este circulat transversal, pe ţevile 1 cu aripioare 2 (fig. 16.6.c).

Fig. 16.5. Condensatoare de suprafaţă

539

Condensatorul bitubular este folosit pentru condensarea vaporilor de agent frigorific în instalaţiile mici. Utilizarea acestui condensator este restrânsă, datorită suprafeţei mici de schimb de căldură pe 1 m de ţeavă. Pentru a se folosi mai raţional, condensatorul bitubular se montează în baterii cu alimentare şi evacuare prin două colectoare separate (fig. 16.6.d). În afara tipurilor de condensatoare de suprafaţă cunoscute şi ca schimbătoare de căldură, se întâlnesc construcţii combinate astfel încât să se realizeze un schimbător termic intens, cu o suprafaţă mai mare de schimb de căldură. Aceste condensatoare se utilizează de preferinţă la instalaţiile de distilare, unde suprafaţa de schimb de căldură satisface schimbul de căldură în fazele de condensare şi de răcire. Condensatorul mixt este construit dintr-o parte tubulară 1 (fig. 16.6.e) montată deasupra compartimentului de condensare de tip serpentină. Spaţiul dintre ţevi comunică cu interiorul serpentinei, iar spaţiul din ţevi comunică cu mantaua cilindrică inferioară 3. Vaporii se alimentează o dată cu gazele necondensabile prin racordul 4, străbat spaţiul intertubular şi se condensează, după care condensul intră în serpentină, pentru a se răci. Condensul răcit este eliminat prin racordul 5. Lichidul de răcire este pompat prin racordul 6, străbate în flux ascendent serpentina şi apoi intră uşor încălzit în spaţiul din ţevi, unde primeşte căldura de condensare de la vapori. Lichidul cald se evacuează pe la partea superioară, prin racordul 7. Gazele necondensabile se evacuează din racordul 8 aflat pe mantaua părţii multitubulare. 16.2.3. Exploatarea, întreţinerea şi repararea condensatoarelor Condensatoare barometrice. Întreţinerea. Gradul de divizare a apei în interiorul condensatorului influenţează mult mărimea ariei de contact dintre vapori şi apa de răcire şi deci procesul de condensare. În acest scop trebuie să se asigure printr-o întreţinere corespunzătoare starea de curăţenie a poliţelor sau talerelor; să se desfunde orificiile de scurgere a apei de depunerile de nămol şi cruste; poliţele sau talerele să fie montate în poziţie perfect orizontală. Aceste intervenţii se fac prin gurile de curăţire în perioadele în care condensatorul nu lucrează. Trebuie să se verifice şi să se cureţe periodic filtrul de apă de la rezervorul de apă rece. Coloana barometrică şi colectorul de apă trebuie curăţate periodic de depunerile ce se formează în timp. De asemenea, o atenţie deosebită se va acorda lucrărilor de întreţinere solicitate de pompa folosită la evacuarea şi recircularea condensului, asigurându-se menţinerea permanentă a ei în stare de funcţiune. Instalaţia de condensare prin amestec lucrează creând un vacuum normal numai în cazul când este asigurată starea de etanşeitate a condensatorului

540

şi a conductelor. De aceea în tot timpul exploatării condensatoarelor de amestec se vor efectua următoarele: ✓ supravegherea şi controlul flanşelor, ale presetupelor ventilelor şi garniturilor de etanşare de la capacele gurilor de vizitare; ✓ verificarea stării integrităţii cordoanelor de sudură, care nu trebuie să prezinte pori; ✓ verificarea nivelului condensatorului în conducta barometrică; acesta trebuie să fie cel puţin 0,5 m deasupra capătului inferior al coloanei barometrice. Repararea condensatoarelor barometrice se execută o dată cu repararea instalaţiilor tehnologice (de concentrare, de fierbere sub vid etc.) din care fac parte. Aceste operaţii constau în: ▪ deschiderea gurilor de vizitare sau a capacelor fixate cu flanşe, desfacerea legăturilor demontabile ale conductelor de abur, apă şi gaze necondensabile; ▪ curăţirea racordurilor, a poliţelor sau a talerelor de depuneri; ▪ îndepărtarea poliţelor sau talerelor uzate în totalitate şi repararea sau înlocuirea celor ce prezintă uzură înaintată; ▪ verificarea stării suprafeţei corpului, a grosimii pereţilor, în special în zonele corodate (prin metode nedistructibile); ▪ verificarea integrităţii cordoanelor de sudură !a corp, racorduri şi flanşe; ▪ verificarea armăturilor, a aparatelor de măsură şi control; ▪ stabilirea elementelor componente care urmează să fie reparate sau înlocuite, efectuându-se lucrările respective; ▪ curăţirea coloanei barometrice de straturile de depuneri, iar în cazul unor uzuri înaintate, înlocuirea ei (de regulă la RK); ▪ demontarea şi, verificarea pompelor de evacuare şi recirculare a apei barometrice şi a pompelor de vid pentru evacuarea gazelor necondensabile; în funcţie de tipul acestora se fac reparaţiile necesare în conformitate cu prevederile din cărţile tehnice înlocuindu-se după caz supapele defecte, garniturile de etanşare, segmenţii etc.; ▪ gresarea lagărelor de la pompe şi înlocuirea uleiului din sistemele de ungere ale acestora; ▪ verificarea stării de funcţionare a pompelor prin pornirea şi probarea lor la mers în gol; ▪ curăţirea şi repararea bazinului colector de condens; ▪ înlocuirea garniturilor de etanşare de la racorduri şi capace; ▪ repararea platformei de susţinere a condensatorului. După efectuarea tuturor reparaţiilor se efectuează montarea condensatorului de amestec, probarea şi punerea lui în funcţiune. 541

Probarea şi punerea în funcţiune. După reparare şi montare se face verificarea etanşeităţii condensatorului, armăturilor şi conductelor de legătură. Tot sistemul este încercat cu abur la presiunea de 1,5...2 daN/cm2. Se depistează neetanşeităţile şi se fac remedierile necesare. Se probează instalaţia de alimentare cu apă rece, instalaţia de evacuare şi recirculare a condensului şi instalaţia de evacuare a gazelor necondensabile. După terminarea probelor şi înlăturarea tuturor defecţiunilor, se curăţă suprafeţele exterioare ale aparatului, conductelor şi platformei şi se efectuează lucrările de vopsire. Condensatoare de suprafaţă. Din punct de vedere constructiv, condensatoarelor de suprafaţă li se aplică aceleaşi norme generale de întreţinere şi reparare ca la schimbătoarele de căldură similare, prezentate anterior. Apar însă şi o serie de aspecte particulare. Ele se datorează faptului că fluidul cald în stare de vapori (apă, alcool, benzină, amoniac, freoni etc.) trebuie recuperat în întregime prin condensare, folosind ca agenţi de răcire apa, aerul sau alte fluide. Pentru asigurarea unei funcţionări corespunzătoare, trebuie avut în vedere ca periodic să se îndepărteze aerul şi gazele necondensabile în atmosferă cu separatoare speciale de aer, iar în cazul când acestea lipsesc, printr-un ventil aşezat la partea superioară a condensatorului. Întreţinerea unui condensator de suprafaţă constă în: - evacuarea periodică a aerului şi gazelor necondensate din spaţiul de vapori; - verificarea scurgerilor de vapori şi de agent de răcire prin apariţia unor fisuri în ţevi sau manta; - curăţirea periodică a suprafeţei de schimb de căldură de piatra rezultată din depunerile de la apa de răcire; - supravegherea etanşeităţii îmbinărilor cu flanşe a cordoanelor de sudură şi a preselupelor ventilelor sau vanelor. Când în ţevile condensatorului se observă fisuri se întrerupe imediat alimentarea acestuia cu vapori şi agent de răcire, luându-se măsuri corespunzătoare de oprire provizorie a instalaţiei tehnologice în care condensatorul este integrat. Fisurile se înlătură prin sudură după ce în prealabil s-a golit condensatorul de agentul de răcire şi de condens. Repararea condensatoarelor de suprafaţă. La reparaţiile curente RC1 şi RC2 se execută lucrări asemănătoare celor de la schimbătoarele de căldură. Necesitatea unei reparaţii capitale a condensatoarelor de suprafaţă apare la o uzură înaintată a suprafeţei de schimb de căldură, care depinde de durata de funcţionare, de calitatea materialului de construcţie, de calitatea execuţiei şi de calitatea întreţinerii acestora.

542

BIBLIOGRAFIE 1. Banu C, ş.a., Tehnologia cărnii şi subproduselor pentru ingineri şi subingineri, EDP Bucureşti, 1980; 2. Banu C, Vizireanu Camelia, Procesarea industrială a laptelui, Editura Tehnică, Bucureşti, 1988; 3. Banu C., Bioalcoolul - Combustibilul viitorului, Editura Agir, Bucureşti, 2006; 4. Banu C., ş.a., Tratat de inginerie alimentară, vol. I şi vol. II, Editura AGIR, Bucureşti, 2010. 5. Banu C., ş.a., Manualul inginerului din industria alimentară, vol. I şi vol. II, Editura Tehnică, Bucureşti, 1998; 6. Biegler, L.T., Grossmann, I.E., and Westerberg, A.w., Systematic methods of chemical process design. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1997; 7. Boeru Gh., Puzdrea D., Tehnologia uleiurilor vegetale, Editura Tehnică, Bucureşti, 1980; 8. Brad Segal, Rodica Amarfi, ş.a., Utilajul Tehnologic din industria de prelucrare a produselor horticole, Editura CERES, Bucureşti, 1984; 9. Cebotărescu I.D., Ganea G., Marin

Al., Paraschiv Dr., Repararea şi întreţinerea

utilajelor din industria alimentară, Ed. Universitas, Chişinău, 1993; 10. Chintescu G., Grigore Ş., Îndrumător pentru tehnologia produselor lactate, Editura Tehnică, Bucureşti, 1982; 11. Chintescu G., Pătraşcu C., Agendă pentru industria laptelui, Editura Tehnică, Bucuruşti, 1988; 12. Cotea V., Tratat de oenologie, Vol. I, Editura CERES, Bucureşti, 1985; 13. Cristea, V., Creta, G., Ivan, D., Ardeleanu P., Etanșări, Editura Tehnica, Bucuresti, 1973. 14. Dima Felicia, Tehnologia zahărului, Editura Fundaţiei Universitare “Dunărea de Jos”, Galaţi, 2008; 15. Draghici, I., Bejan, C., Moldovean, Gh., Achiriloaie, I., Chitu, E., Petrescu, N.,Ciobota, M., Lazar, D., Cernahoschi, M., Diaconescu, D. V., Îndrumar de proiectare în constructia de masini, Vol. 2, Editura Tehnica, Bucuresti, 1982. 16. Ganea G., Gorea G., Cojoc D., Bernic M., Utilaj tehnologic în industria alimentară, vol. I şi II, Editura Litera, Chişinău, 2010; 17. Găgean P., Pregătirea primară a seminţelor pentru extragerea uleiului vegetal, INMA Bucureşti, 2012;

543

18. Geafir Carmen, Cercetări teoretice şi experimentale privind optimizarea proceselor de lucru ale separatoarelor gravimetrice pentru impurităţile din seminţele de cereale, Rezumat teza de doctorat, Brasov, 2011. 19. Georgescu N., Grişaniu E., Întreţinerea şi repararea utilajelor din industria alimentară, EDP Bucureşit, 1963; 20. Gherman V., Stănilă S., Utilaje în industria alimentară - suport curs ID, partea I-a şi a IIa, USAMV Cluj-Napoca, 2004; 21. Gherman V., Utilaje în Industria Alimentară, Editura Sincron, Cluj Napoca, 1997; 22. Hapenciuc Mioara, Echipamente de transport în industria alimentară, Editura Fundaţiei Universitare “Dunărea de Jos”, Galaţi, 2004; 23. Ioancea L., Dinache P., ş.a., Maşini, utilaje şi instalaţii în industria alimentară, Editura CERES, Bucureşti, 1986; 24. Ioancea L., Kathrein I., Condiţionarea şi valorificarea superioară a materiilor prime vegetale în scopuri alimentare - Tehnologii şi instalaţii, Editura CERES, Bucureşti, 1988; 25. Ioancea L., Petculescu Elena, Utilajul şi tehnologia meseriei - mecanic în industria alimentară, EDP, RA - Bucureşti, 1995; 26. Istrate Ana-Maria, Cercetări privind optimizarea energetică a procesului tehnologic de măcinare a cerealelor - Rezumat teză de doctorat, Univ. Transilvania Braşov, 2011; 27. Jereghe G., ş.a., Tehnologia industriilor extractive, EDP Bucureşti, 1970; 28. Kimball, D.A.. Citrus processing. Gaithersburg, MD: Aspen Pub, 1999; 29. Moldoveanu Gh., Melniciuc G., Panificaţia modernă, Editura Tehnică, Bucureşti, 1969; 30. Niculescu M., Maşini şi instalaţii horticole, Editura CERES, Bucureşti, 1982; 31. Peters, M.S., and Timmerhaus, K.D.. Plant design and economics for chemical engineers, 4th ed. New York: McGraw-Hill, 1990; 32. Râpeanu R., Măruţă N., Maşini şi instalaţii în industria morăritului, Editura Tehnică, Bucureşti, 1965; 33. Răşenescu I. Oţel I., Lexicon - Îndrumar pentru industria alimentară, vol. I şi vol. II, Editura Tehnică, Bucureşti, 1988; 34. Saravacos, George D., and Athanasios E. Kostaropoulos. Handbook of food processing equipment. Kluwer Academic/Plenum, 2002; 35. Smith, lM., and Van Ness, H.C. Introduction to chemical engineering thermodynamics, 4th ed. New York: McGraw-Hill, 1987; 36. Stănciulescu Gh., Fabricarea băuturilor alcoolice naturale, Editura Tehnică, Bucureşti, 1976; 544

37. Stănilă S., Molnar-Irimie A., Rezistenţa materialelor şi organe de maşini, Editura Risoprint Cluj Napoca, 2014; 38. Stănilă S., Utilaje în industria alimentară, Editura Risoprint Cluj Napoca, 2013; 39. Stănilă S., Curs de utilaje şi instalaţii în industria alimentară, vol. I şi II, Editura Rioprint, Cluj Napoca, 2016; 40. Teodosiu Carmen, Tehnologia apei potabile, Editura Matrix Rom Bucureşti, 2001; 41. Toma L., Instalarea şi punerea în funcţiune a utilajelor şi instalaţiilor, Auxiliar curricular, Colegiul Tehnic de Industrie Alimentară "Terezianum" – Sibiu, 2009; 42. Ţenu I., Operaţii şi aparate în industria alimentară, Editura Ion Ionescu de la Brazi, Iaşi, 2014; 43. Voicu Gh., David Mihaela, Instalaţii şi tehnologii în industria de prelucrare a laptelui, Editura Matrixrom, Bucureşti, 2008;

545

ANEXA 1 Alegerea tipului de etanşare

546

ANEXA 2 Uleiuri minerale pentru maşini şi utilaje Notare după STAS 871-80

Clasa şi grupa

Uleiuri pentru motoare: cu aprindere prin scânteie M 20; M 30; neaditivate M 40; M 50 M 20/20 W Extra M 30 Extra M 10 W/ 30 Super 1 M 20 W/ 40 Super 1 R 45 (rodaj)

aditivate

cu aprindere comprimare neaditivate

prin

aditivate

D 30; D 40 M 20/ 20 W Super 2 M 30 Super 2 M 40 Super 2 D 30 Super 2 D 40 Super 2 D 30 Premium D 40 Premium

Caracteristici principale Cifra care urmează după simbolul M / D / R indică clasa de Vâscozitate SAE la 50ºC Clasa SAE 20 30 40 50

ºE

cSt Min.

Max.

Min.

Max.

29 61 91 141

45 76 102 152

4 8 12 18,5

6 10 13,5 20

Uleiurile M10 W/ 30 Super 1 şi M20 W/ 40 Super 1 multigrade în cazuri speciale se folosesc şi la ungerea motoarelor diesel.

de nave

N 22 A

aditivat

de avioane

AVI 9 (R 1)

aditivat Cifra care urmează după simbolul T indică clasa de vâscozitate SAE la 98,9ºC

Uleiuri pentru transmisiile prin angrenaje ale autovehiculelor:

neaditivate

T 90; T 140 tip I T 140 tip II

Clasa SAE 90 140 tip I 140 tip II

aditivate

T 75 EP 1 T 80 EP 2 T 90 EP 3

ºE

cSt Min.

Max.

Min.

Min.

21 27 31,8

25 31 35,8

3 3,7 4,3

3,5 4,2 4,8

Uleiurile EP sunt aditivate pentru „extremă presiune”

547

ANEXA 2 (continuare) Clasa şi grupa Uleiuri pentru maşini utilaje industriale uleiuri industriale uleiuri pentru cilindri

Uleiuri pentru compresoare Uleiuri pentru turbine neaditivate

aditivate

Notare după STAS 871-80

Caracteristici principale

şi I 35; I 42; I 65; I 70; I 92; I 95; I 110; I 130; I 145. C 255; C 265 C 285; C 315 K 40; K 65; K 90; K 120; K 150 Tb 32; Tb 38; Tb 46; Tb 58 Tb A 29

Uleiuri pentru instalaţii F 7; F 15; F 24; frigorifice F 17; F 29 Uleiuri pentru lagăre UPS 25; UPS 180; L 235; LDE Uleiuri pentru transmisii TIN 25 EP; TIN 42 EP industriale (aditivate) TIN 55 EP; TIN 82 EP TIN 125 EP; TIN 200 EP; TIN 300 EP; TIN 210 EPC Uleiuri pentru instalaţii H 19; H 35; H 57; hidraulice H 72; H 230; neaditivate H 12; H 20; H 30 H 38 aditivate

HA 9 P 1 C; PE 1 A; Uleiuri pentru aşchiere PE 1 B Uleiuri pentru ghidaje de G 20; G 40; maşini-unelte G 55; G 95 Te 6; Te 12; Uleiuri pentru maşini textile Te 14; Te 16

548

Cifrele care urmează simbolul indică vâscozitatea in cSt la temperatura de 50 ºC sau de 100ºC, după caz.

ANEXA 3 Unsori consistente Uleiuri minerale pentru maşini şi utilaje Categoria Unsori consistente de uz general

Unsori consistente pentru rulmenţi

Tipul U 5 Ca 2

STAS 562-71

Baza (felul săpunului) Calciu

Punct de picurare ºC min 75

U 80 Ca 0

80

U 85 Ca 3 U 100 Ca 4 Rul 85 Rul 100 Rul 145

Calciu şi plumb Calciu Sodiu

85 100 85 100 145

Sodiu

165

1608-72

Rul 165 Unsori LD 93 Ca 7 consistente în LD 170 Na 7 brichete pentru lagăre deschise

2721-71

Calciu Sodiu

93 170

Unsori pentru temperaturi joase

6320-68

Calciu

70

Tj 70 Tj 60

60

549

Utilizări principale Lagăre, glisiere etc.

Ungerea rulmenţilor

Lagăre deschise lucrând la temperaturi ridicate şi presiuni mari (maşini din industria hârtiei şi cimentului, laminoare etc.) Ungerea şi protecţia pieselor metalice iarna după prescripţii speciale

ANEXA 4

Mol Alubia 1HT Mol Alubia AK2 Mol Alugear 0EPG Mol Aluroll 1 EP Mol Aluroll 2 EP Mol Calton C 2EP MOL Calton C 3 MOL Chemresist 2 MOL Favorit 1/ 2 MOL Favorit 2 MOL FoodGrease0 0 MOL Food Grease 00PTFE MOL Food Grease 1 MOL Food Grease 2 MOL Helios 2 MOL Liton 00 MOL Liton 0EP MOL Liton 1EP MOL Liton 2 EP

KP 1P-30 1 AIX L-X-CEFB K1/ 2G-30 2 AIX L-X-CBHA-½ OCPG 0G-15 L-X-BCEB-0 0 AIX

-30

+160

M

110

-30

M

550

1 AIX

M

2 AIX 2 3

Rezistenţa la vibraţii

centrale de lubrifiere Aderenţă ++

++

+100

+

++

++

+

-15

+100 Grafit ++

+

++

++

+

430

-20

+110

+

++

++

++

++

+

M

350

-20

+160

+

++

+

++

++

Ca

M

120

-20

+60

+

++

Ca

M

65

-20

+60

++

2 AIX

S

700

-40

+180

++

++

++

1/2 LiX

SS

105

-30

+140

+

+

++

++

+

2 LiX

M

220

-30

+140

+

+

+

++

++

00 AIX

S

360

-30

+150

++

GHCF00N-30 L-X-CDEA00 00 AIX

S

360

-30

+150 PTFE

++

KHC 1N-30 L-X-CDHA-1 1 AIX

S

360

-30

+150

+

++

KHC 2N-30 L-H-CDHA-2 2 AIX

S

360

-30

+150

++

+

230

-20

+200

+

+

+

+

40

-40

+80

+

++

++

+

150

-30

+120

+

++

++

+

180

-30

+120

+

+

+

++

+

180

-25

+120

+

+

+

++

+

KP 2S – 20 Bent 2 SS L-X-BGEB-2 onit KHC 00F-40 Li/ L-X-DBEB- 00 S Ca 00 KP 0K-30 0 Li M L-X-CCHB-0 KP 1K-30 1 Li M L-X-CCHB-1 KP 2K-25 2 Li M L-X-BCEB-2

550

+

Rezistenţă la apă Pompabilita te Sist. ++

K 3C-20 L-X-BAHA-3 KHC 2R-40 L-X-DFFA-2 KP ½N-30 L-X-CDEB-½ KP 2N-30 L-X-CDEB-2 GHC 00N-30 L-X-CDEA00

380

EP

+

KP 1K-20 L-X-BCEB-1 KP 2P-20 L-X-BEHB-2 KP 2C-20 L-X-BAHB-2

SS

Aditiv solid

BOV 40° m2/s Temp. min. C Temp. max. C

Ulei de bază

NLGI

Agent de îngroşare

DIN51502 ISO 6743-9

Ghid de utilizare a unsorilor consistente MOL

+

++

++

+

+

+

+

++

+

ANEXA 4 (continuare)

KP 3K-30 L-X-CCHB-3

+120

M0S2

++

+

+

2

Li

M

160 -25

+140

M0S2

++

+

+

2

Li

M

160 -25

+140

Grafit ++ M0S2

+

+

3

Li

M

120 -30

+140

M0S2

2

Li

M

150 -30

+110

2

Li

M

180 -30

+120

++

+

3

Li

M

120 -30

+120

++

+

551

++

++

Rezistenţa la vibraţii

180 -30

++

Aderenţă

M

Sist. centrale de lubrifiere

Li

++

Pompabilitate

2

Rezistenţă la apă

+120

EP

120 -30

Aditiv solid

M

Temp. max. C

Li

Temp. min. C

2

BOV 40° m2/s

Ulei de bază

KP 2K-30 L-X-CCHB-2 KPF 2K-30 L-X-CCHB-2 KPF 2N-25 L-X-BDEB-2 KPF 2 N – 25 L-X-BDEB-2 KPF 3N-30 L-X-CDBH-3 K 2K-30 L-X-CCHA-2 KP 2K -30 L-X-CCBH-2

Agent de îngroşare

MOL Liton 2 EP S MOL Liton 2M MOL Liton 2M4 MOL Liton 2 MG MOL Liton 3 M MOL Liton LT 2 MOL Liton LTA 2 EP Mol Liton LTA 3EP

NLGI

DIN51502 ISO 6743-9

Ghid de utilizare a unsorilor consistente MOL

+ + ++

+ ++

+

+

+

+

ANEXA 5 Recomandări privind metodele de ungere, consumul de lubrifiant, termenele de ungere

552

Anexa 6 Simboluri general acceptate ale utilajelor din industria alimentară utilizate pentru diagramele de proces Transportoare și sisteme de transport Simbolul

Utilajul

Simbolul

Utilajul

transport rutier în benă deschisă

transport rutier în benă închisă

transport naval

stivuitor

elevator cu cupe

transportor cu bandă transportor închis cu bandă

transportor cu bandă transportor cu bandă reversibilă

transportor cu lanț

transportor cu role

scripete

transportor melcat

transportor vibrator sau oscilant

cisternă de transport rutier

Rezervoare, recipiente și sisteme de depozitat Simbolul

Utilajul

Simbolul

Utilajul

butoi

butoi standardizat ISO

tanc deschis cilindo-conic

tanc deschis zidit

tanc deschis cilindric cu postament

Tanc cilindric cu fund bombat

553

turn pentru răcirea apei

cazan de încălzire

butelie pentru gaze

recipient cu agitator și țevi exterioare de încălzire/răcire

recipient cu agitator și manta de încălzire/răcire

recipient cilindoconic cu agitator

rampă exterioară de depozitare vrac

tanc postament zidit

recipient cu fund bombat și indicator de nivel

tanc cilindric cu fund bombat cu încălzire electrică

tanc cilindric cu fund bombat cu manta de încălzire/răcire

tanc cilindric cu fund bombat cu izolație termică

Pompe și ventilatoare Simbolul

Utilajul

Simbolul

Utilajul

pompă centrifugală

pompă centrifugală

pompă centrifugală

ventilator centrifugal

554

ventilator

ventilator axial

pompă de vid

pompă cu roți dințate

injector

pompă peristaltică

pompă cu șnec (melc)

pompă cu șnec (melc)

Brațe de amestecare și amestecătoare Simbolul

Utilajul

Simbolul

Utilajul

braț de agitare generic

braț de amestecare tip ancoră

braț de agitare cu 2 etaje

braț de agitare cu palete

braț de agitare cu paletă

braț de amestecare elicoidal (melcat)

braț de agitare cu rotor axial

braț de agitare cu elice

braț de agitare cu turbină

amestecător orizontal static cu melci pentru produse vâscoase

amestecător orizontal rotativ cu melci pentru produse vâscoase

frământător orizontal

Mașini de modelat Simbolul

Utilajul

Simbolul

555

Utilajul

mașină de modelat orizontală sau extruder, generic

mașină de modelat orizontală sau extruder cu piston

mașină de modelat orizontală sau extruder cu melc

mașină de modelat verticală

mașină de modelat verticală cu piston

mașină de modelat verticală cu valțuri

Mori și utilaje pentru mărunțit Simbolul

Utilajul

Simbolul

moară, generic

Utilajul moară cu ciocane

moară cu valțuri

Aparate de clasat, sortat și cernut Simbolul

Utilajul

Simbolul

Utilajul

mașină de sortat sau cernut, generic

mașină de sortat sau cernut cu 2 site

mașină de sortat sau cernut cu mișcare alternativă

mașină de sortat sau cernut cu tambur rotativ

Separatoare, decantoare Simbolul

Utilajul

Simbolul

Utilajul

separator gravitațional, cameră de liniștire

separator la impact, cameră de desprăfuire cu paravan

ciclon de separare

separator electromagnetic

separator electrostatic

separator electrostatic umed

556

separator cu magnet permanent

decantor cilindroconic închis

decantor cilindro-conic deschis

Filtre Simbolul

Utilajul

Simbolul

Utilajul

filtru de gaze

filtru de gaze cu saci sau lumânări

filtru de gaze cu bandă transportoare

filtru pentru lichide

filtru pentru lichide cu saci sau lumânări

filtru pentru lichide cu bandă transportoare

filtru pentru lichide cu tobă rotativă

filtru pentru lichide cu tobă rotativă și raclet de răzuire

filtru de aer

filtru presă cu rame și plăci

Centrifuge Simbolul

Utilajul

Simbolul

centrifugă decantoare orizontală cu transportor melcat pentru sediment

557

Utilajul centrifugă filtrantă verticală

centrifugă filtrantă orizontală cu piston pentru sediment

centrifugă decantoare verticală

centrifugă filtrantă orizontală cu transportor melcat pentru sediment

separator centrifugal cu talere tronconice

Schimbătoare de căldură Simbolul

Utilajul

Simbolul

Utilajul

schimbător de căldură tip țeavă în țeavă

schimbător de căldură multitubular

schimbător de căldură cu serpentină

schimbător de căldură multitubular cu o singură placă de fixare

schimbător de căldură cu aripioare

schimbător de căldură cu aripioare și ventilator

schimbător de căldură cu plăci

schimbător de căldură cu rame și plăci

schimbător de căldură în spirală

încălzitor

evaporator în strat subțire

condensator

răcitor cu circulație forțată a aerului

răcitor circulație forțată a aerului

Uscătoare Simbolul

Utilajul

Simbolul

Utilajul uscător în pat fluidizat

uscător, generic

558

uscător cu bandă

cameră de uscare prin pulverizare

cameră de uscare cu tăvi supra-puse

uscător cu tambur rotativ

Coloane de distilare Simbolul

Utilajul

Simbolul

Utilajul

coloană de distilare cu talere perforate alternative

coloană de distilare cu talere perforate

coloană de distilare cu talere clopot

Mașini de dozat, ambalat și vehiculat produse ambalate Simbolul

Utilajul

Simbolul

mașină de ambalat în saci

mașină de înfoliat paleți

559

Utilajul

mașină de paletizat