Spadki ciśnienia w instalacji sprężonego powietrza

Wybierając sprężarkę kierujemy się często bardzo prostą metodą. To jest sprawdzamy jakie ciśnienie jest wymagane w naszych punktach odbioru, głównie dotyczy to maszyn, i zgodnie z tym wybieramy sprężarkę często na styk, no bo po co nam wyższe ciśnienie. Załóżmy jednak, że niezbędne jest nam ciśnienie rzędu 7 bar, tak więc wybieramy sprężarkę najbliższą tej wartości czyli 7,5 bar. Czy jednak słusznie?

Przeanalizujmy to. Jeśli będziemy podłączać w instalacji osuszacz oraz filtry to musimy się liczyć z oporem czyli spadkiem ciśnienia. Tu zależnie od producenta może być to, aż 0,5 bara. W tym momencie okazuje się, że już jesteśmy na granicy naszego zapotrzebowania.  Niby wszystko w porządku, ale co z instalacją sprężonego powietrza? Czy tu również liczymy starty? Owszem! Tak jak w wentylacji tak i w sprężonym powietrzu, rury czy kolana powodują straty. Ważne by je możliwie ograniczyć. Producenci niechętnie udostępniają takie informacje, a przecież jest to niezwykle ważne przy projektowaniu instalacji.

Bardzo profesjonalne podejście ma do tego firma Parker. Firma ta na naszym rynku nie jest może najpopularniejsza, ale po zobaczeniu narzędzi jakie udostępniają wnioskuję, że sporo zawojują na rynku. Bardzo ciekawym narzędziem jest kalkulator doboru średnicy orurowania, który przy podanej długości instalacji pokazuje nam jakie spadki ciśnienia odnotujemy przy zastosowaniu systemu aluminiowego transair legris a jaki przy rurach stalowych.transair

transair legris

Kto jeszcze takie coś udostępnia? Poza tym sam system jest banalnie prosty w montażu. Jako ciekawostkę wskazałem wcześniej prezentację wykonaną przez Jaya Leno.

Widzimy jak na dłoni ile ciśnienia stracimy na nowej instalacji (dodatkowo ile możemy stracić na zużytej) oraz sumujemy straty na urządzeniach uzdatniania powietrza. Może się wówczas okazać, że rezerwa 0,5 bara na ciśnieniu sprężarki jest za mała i dobrze wybrać wyższą wersję ciśnieniową.

Postaram się wkrótce przedstawić szerzej system Transair Legris jak tylko będę miał okazję wypróbować go przy montażu, a następnie podczas użytkowania.

Stosowanie „łabedziej szyi” w instalacjach sprężonego powietrza

Dostarczenie sprężonego powietrza do punktów odbioru jest kluczowym zadaniem dobrze wykonanej instalacji sprężonego powietrza. Przy projektowaniu instalacji bierze się pod uwagę kilka wytycznych, a jedną z nich jest niedopuszczanie do przedostania się wody do punktu odbioru. Musimy sobie zdawać sprawę z faktu, iż nawet po eliminacji wody i zanieczyszczeń ze sprężonego powietrza w instalacji bardzo często skrapla się woda, która może przedostać się następnie do punktu odbioru, urządzenia. By do tego nie dopuścić stosuje się tzw. „łabędzią szyję”.

łabędzia szyja

Najczęściej spotykane w instalacjach wykonanych z miedzi, stali ocynkowanej czy plastiku. Powietrze znajduje ujście u góry dzięki czemu woda pozostaje w głównej rurze. Wielu użytkowników, projektantów, inżynierów itp. itd. w dalszym ciągu nie zdaje sobie sprawy, że już od dawna nie trzeba stosować takiego rozwiązania. Teraz dostępnych jest już masa systemów, gdzie specjalnie zaprojektowane trójniki tak kierują strumień powietrza, aby wyodrębnić z niego zanieczyszczenia. Takie rozwiązanie od dawna ma Aignep w systemie Infinity, Parker w swoim Transair (zamieszczałem wcześniej link do prezentacji Jay’a Leno), Ingersoll Rand w SimpleAir czy Atlas Copco i kilku innych.

infinity

transair
Stosowanie obecnie łabędziej szyi przy tylu alternatywach staje się niewygodne i nieekonomiczne. To trochę jak przepłacać za buty w naszym starym sklepie, gdzie szybciej, taniej i łatwiej możemy wybierać winternetowym sklepie. 😉 Obecnie łabędzia szyja to relikt przeszłości przy projektowaniu instalacji. Spotykam przede wszystkim wszędzie tam gdzie prym wiodą „starzy” projektanci. Nie mam tu na myśli wieku, ale sposobu myślenia i braku otwierania się na nowe (no już może nie tak nawet nowe) możliwości. Czasem mam wrażenie, że wszyscy podążają jedynie za wyborem co raz to doskonalszych sprężarek, a zaniedbują instalacje sprężonego powietrza tak jakby były mniej ważne. Jest to jednak podstawowy błąd, bo stwarza często najwięcej problemów i niepoliczalnych kosztów, głównie eksploatacyjnych. Ale o kosztach to już innym razem 🙂

Wykrywanie nieszczelności w instalacjach sprężonego powietrza

W każdej instalacji sprężonego powietrza mogą z biegiem czasu wystąpić rozszczelnienia. Każda nieszczelność naraża nas z kolei na straty finansowe. Sprężone powietrze zamiast trafiać do punktów odbioru po drodze ucieka nam w atmosferę. Wiemy jak dużo kilowatów energii tracimy na jego wytworzenie przez kompresor, więc w naszym interesie jest wyeliminowanie tego niechcianego zjawiska.
Na początek posłużę się uproszczonym wyliczeniem pokazującym przykładowe koszty ponoszone na wyprodukowanie sprężonego powietrza traconego w nieszczelnej instalacji (przy założeniu kosztów energii 0,40 zł za kWh i 3 zmianowej ciągłej pracy).

Nieszczelność

Ilość powietrza przy ciśnieniu 8 bar

Straty

[mm]

[l/min]

Energia [kW]

Koszty  [zł/rok]

1

75

0,6

2102

1,5

150

1,3

4550

2

260

2,0

7008

3

600

4,4

15418

4

1100

8,8

30835

5

1700

13,2

46253

Przy ciągłym wykorzystaniu sprężonego powietrza jak widać koszty są bardzo duże. Oczywiście zdaje sobie sprawę, że niewiele zakładów pracuje 24h, 7 dni w tygodniu przy maksymalnym wykorzystaniu czwartego medium. Nie mniej jednak jak podzielimy to na mniejszą ilość zmian i dni pracy to koszty i tak wyjdą wysokie. Z tego też powodu w całym kraju wielu producentów sprężarek organizuje szkolenia dla kierowników produkcji w zakresie wykrywania nieszczelności, wykazując zalety oferowanych przez nich usług i urządzeń.
Nie zamierzam tutaj krytykować działań producentów sprężarek, gdyż moim zdaniem jest to genialny pomysł na utrzymanie bliskich relacji z klientem. Najprężniej działa na tym polu Atlas Copco oraz Kaeser. Jednak usługi, które świadczą niczym nie odbiegają od oferowanych przez mniejsze podmioty. Warto skorzystać z usługi wykrywania nieszczelności, gdyż w wielu przypadkach ich koszt jest sporo mniejszy od oszczędności na wykrytych rozszczelnieniach instalacji. Możemy również wykonać takie pomiary we własnym zakresie. Nie jest to w zasadzie nic trudnego. Jedyną przeszkodą może tu być koszt zakupu urządzeń pomiarowych. W takiej opcji nie liczyłbym zbytnio na zwrot inwestycji zwłaszcza, że pomiar nie będziemy wykonywać raz w miesiącu, bo będzie to pozbawione sensu.
Detektory nieszczelności w instalacji sprężonego powietrza
W najbliższym czasie postaram się cyklicznie przedstawiać konkretne urządzenia pomiarowe dostępne na rynku.

Instalacje sprężonego powietrza z plastiku

Najpopularniej stosowane szczególnie w małych zakładach produkcyjnych są instalacje wykonane z profili plastikowych. Dobrze zmontowane i odpowiednio zamocowane sprawdzają się. Wszystko jest dobrze dopóki dopóty nie trzeba rozbudować instalacji o nowe punkty odbioru sprężonego powietrza. Cięcie i zgrzewanie rur plastikowych pracujących już dłużej jest mocno utrudnione. Często pękają i ciężko poddają się na zgrzanie, rozszczelniając się na łączeniach. Główną wadą tego rozwiązania jest właśnie czasochłonne zgrzewanie rur, kolan itp. i utrudniona rozbudowa, a także rozszczelnianie sie instalacji na łączeniach. A jak wiadomo każda nieszczelność to strata pieniędzy. Gdzie są wady, są i zalety, a w tym przypadku jedna – CENA. Bardzo tanie w zakupie lecz drogie w montażu, chyba, że nie zlecamy tego wyspecjalizowanej firmie, a robimy samemu. Jedynie co musimy mieć przy montażu to w miarę dobrą zgrzewarkę (odradzam chińskie), którą dostaniemy już od 200zł w zwyż. Przygotować trzeba się na mozolne grzanie i zaopatrzyć w rękawiczki, bo na początki poparzone palce są standardem 🙂

Lepsze z pewnością instalacje plastikowe niż zwisające wszędzie wężyki łączone na wtyki, złączki itd. Pamiętajmy, aby kupować kształtki i rury z dopuszczeniem do wyższego ciśnienia. Wystarczy wytrzymałość do 16 bar. Zapłacimy odrobinę więcej, ale czy koszt 6 a 8zł za kolano robi faktycznie tak dużą różnicę? Lepiej dopłacić niewiele, a zrobić to z dobrych materiałów, aby zwiększyć wytrzymałość i tak kiepskiego produktu. W plastiku instalacje możemy wykonać na systemie John Quest’a, ale jest to również tandetne rozwiązanie jak typowe złączki hydrualiczne, z tą różnicą, że wyglądają bardziej profesjonalnie i kosztuje dwukrotnie więcej. Wymieniałem prosty odcinek takiej rury z mikroskopijnymi dziurami jakby ktoś igłami ją nakuwał, więc nie polecam tego systemu. Zapomnijmy o plastiku przy większych wydajnościach sprężarek. Nie wyobrażam sobie robić instalacji fi 50mm. Kompletny przerost formy nad treścią. Nie ma szans utrzymania szczelności o montażu nie wspominając. W takich wypadkach jedynie profile aluminiowe czy rur miedziane bądź ocynkowane. Na typowo przemysłowych instalacjach stosuje się niejednokrotnie rury stalowe, ale tu pojawia się problem korozji i zanieczyszczenia sprężonego powietrza przez co jest to beznadziejne rozwiązanie. Są oczywiście sposoby radzenia z tym problemem, ale ten temat może jeszcze rozwinę w przyszłości.

Co ja bym wybrał? W zależności do jakiej wydajności i jakiej długości instalacji. Jeśli mieszczę się w średnicy 110mm to  mam swój ulubiony system, który mogę rozbudować w każdej chwili, zajmujący mi mało czasu, ale niestety kosztujący dużo więcej niż zwykły plastik. To jego jedyna wada, a o zaletach rozpiszę się innym razem. Rzucę hasło: infinity… nie to nie samochód 🙂 chociaż napędza nie jedną produkcję.