Curs 1 PEP 1

Cap. 1 Introducere

CAPITOLUL 1 Introducere

Maşinile şi util ajel e din industriile de proces sunt maşini de lucru desti nat e efectuării unor operaţii diversifi cat e î n cadrul proceselor de producţie, în conformit ate cu cerinţ ele tehnico-economice i mpuse fiecărei lucrări în part e. Utilizarea diverselor echi pam ente, în cadrul proceselor de producţie di n industriile de proces, are drept scop: ▪ mărirea productivit ăţii muncii; ▪ realizarea unor lucrări în termeni optim i şi de o calitate superi oară; ▪ reducerea costurilor pe tona de produs; ▪ înlocuirea muncii m anual e cu activit atea de conducere ; ▪ automat ă, respectiv reducerea efortului fizic. O unit ate industrial ă de profil cuprinde, în general, mai multe instal aţii (li ni i tehnologi ce). Instalaţia est e ansamblul de construcţii (clădi r i, construcţii m etali ce , etc.) şi util aje, m ontate astfel încât să form eze un tot, în scopul obţinerii unui anumit produs chimic; de exemplu: inst alaţiile pentru obţinerea acidului azotic, a ureei, a bulionului, a pastei de dinţi, et c. Utilajele reprezi nt ă totalitat ea m aşinilor, aparatelor şi conductelor, necesare efectuării unei anumite lucrări sau pentru asigurarea procesului de lucru înt r -o inst al aţie sau înt r 1

Cap. 1 Introducere

o întreprindere. Într -o instal aţie, utilajel e (maşini şi aparat e) sunt as amblat e în serie sau în paralel, î n funcţie de ceri nţel e procesului tehnologic care stă la baza reali zării produsul ui chimic. Aparatel e indust riei chimice sunt corpuri material e în care se pet rec operaţii fizi ce sau chimice, în care nu int ervi n elem ente în mişcare, diferit e d e substanţ ele utile care t rec sau răm ân în aparat; de exemplu: recipiente sub presiune, rezervoare, buncăre ejectoare, ci cloane, etc. Maşina reprezint ă un com plex de corpuri mat eri ale, care are mişcări determi nate, având ca scop efectuarea unui lucru mecanic util (l egat de procesul de producţie) sau de un proces de transformare a energi ei. Maşi nile pot fi maşini motoare sau maşini de lucru. Maşinile mot oare servesc t ransformării unei form e de energie în alta; de exemplu: m aşinile şi turbinel e cu abur trans form ă energi a t ermică, eliberat ă prin arderea combustibilului , în energi e mecanică; motorul el ect ri c trans form ă energia de antrenare (m ecanică) î n energi e electri că, et c. Maşinile motoare ant renează m aşinile de lucru. Maşinile de lucru servesc modi ficării p ropri etăţilor, stării sau poziţi ei obiect ului de prelucrat; de exemplu: un compresor sau un ventilator schimbă st area mediului de lucru (presiunea şi t emperatura gazului pe care -l comprim ă); un transportor cu bandă sau un ascensor modifi că poziţi a în spaţiu a obi ectului pe care -l depl asează; o maşină de extrudare sau de inj ect are schim bă form a mat eri alului cu care este alim entat ă; într -un reactor chimic prevăzut cu dispozitiv de am estecare poate avea loc schi mbarea propriet ăţil or substanţ ei alim entare; o ma şi nă unealtă schimbă forma pi esei prelucrate, et c. Clasificarea maşinil or şi utilaj elor folosite în indust ria de proces se face după mai multe crit erii . 2

Cap. 1 Introducere

1. După felul acţiunii exercitate asupra produsul ui , se clasi fică în: ▪ maşini în care are loc o acţiune mecanică asupra produselor sau asupra mat eri alelor de prel ucrat; produsele sau mat erialel e nu îşi schimbă propri etăţil e ci îşi pot schimba doar form a, dimensiunile sau alţi paramet rii mecanici; ▪ utilaje î n care au loc acţiuni asupra produselor în urm a cărora se modi fică propri etăţil e lor fi zice şi chimice sau starea de agregare (acţiuni fi zico -chim ice, biochimi ce, termice sau electri ce). 2. După ci clul de lucru , se deosebesc: ▪ maşini şi util aje cu acţiune periodică; ▪ maşini si util aje cu acţiune continuă. În cazul maşi nilor cu acţiune periodi că, produsul sau materi alul de prelucrat est e supus acţiunii de prelucrare înt r un anumit int erval de timp, iar produsul finit est e scos din maşină după expirarea acestui interval de timp; după aceast a, procesul se rei a, repetându-se ci clic. În cazul maşi nilor cu acţiune continuă, are loc un proces de lucru stabilizat în timp, precum şi încărcarea concomitent ă a produsului iniţial şi ieşi rea produsului fi nit. 3. Din punct de vedere al gradului de mecanizare şi automatizare a operaţiilor , se deosebesc: ▪ maşini cu funcţionare neautom ată; ▪ maşini semi autom ate; ▪ maşini automat e. În maşinile neautomat e, operaţi ile auxiliare (încărcarea, descărcarea, deplasarea, control ul) şi unele operaţii tehnologi ce se execută cu i ntervenţi a direct ă a omul ui 3

Cap. 1 Introducere

asupra obiectului m uncii. La asemenea maşini, m ecanism ele şi sculel e uşurează doar munca om ului. La maşinil e semi aut omate, toate operaţi ile şi procesele tehnologi ce princi pale sunt execut ate de maşină, manual făcându-s e doar unele oper aţii de transport, de cont rol şi unele operaţii auxili are. La m aşinile automate, operaţiile şi procesel e tehnologi ce precum şi toate operaţiil e şi procesele auxiliare, inclusiv cel e de transport şi de control, sunt execut ate de maşină. Particul arit atea m aşinilor automat e şi semiaut omat e constă în exist enţ a, pe lângă mecanismele şi dispozitivele caracteristice acestor maşini , a unor mecanism e şi dispozitive speci ale, care asigură funcţionarea aut omată a acestora.

▪ ▪ ▪ ▪

4. Din punct de vedere al compl exit ăţii , se deosebesc: maşini separat e (i ndividuale); maşini agregat e sau complexe; maşini combinat e; sisteme autom ate de maşini.

5. Din punct de vedere al operaţi ei pe care o execută , există: ▪ utilaje pent ru depozi tare; ▪ maşini pentru mărunţire; ▪ maşini pentru sort a re; ▪ maşini pentru am est ecare; ▪ maşini pentru separarea am estecurilor et erogene; ▪ maşini pentru presarea produselor alim entare; ▪ maşini pentru dozarea component elor produselor aliment are; ▪ maşini pentru evaporare, condensare; ▪ maşini pentru difuzi e; 4

Cap. 1 Introducere

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

instalaţii pent ru dist il are-rafi nare; maşini pentru spălarea ambalaj elor pentru produse aliment are lichi de; maşini pentru preambal area şi învel irea produsel or aliment are; maşini şi instal aţ ii pentru dozare şi ambal area produselor; maşini şi inst alaţii pent ru t ransport; instalaţii de ventilaţ ie şi condiţionare a aerului; instalaţii pent ru aut omatizări.

Pentru m aşinile şi utilajel e din industriile de proces se impun urm ătoarel e condiţii: ▪ întreg ansamblul m aşinii să fi e realizat pe baza celei m ai înaintat e t ehnologii; ▪ ansam bluril e cu t uraţii m ari să fi e prevăzut e cu posibilităţi de echili brare st atică si dinamică; ▪ construcţi a pieselor, organelor de lucru şi a alt or ansam bluri ale m aşi nii trebuie să fie funcţional ă; ▪ materi al ele, toleranţ ele şi pi esel e de fi xare t rebui e să corespundă st andardelor de st at şi normelor cerute, de nivel naţional şi internaţional; ▪ maşinile trebui e prevăzut e cu aparate de măsură şi control; ▪ liniile tehnol ogice format e din mai mult e utilaj e trebuie prevăzute cu dispozitive de autobl ocare, care să oprească lini a, dacă una dintre maşinil e urm ătoare din linie s-a oprit; ▪ să asi gure calitat ea cerută produsului fi nit; ▪ să fi e fi abil e; ▪ să aibă un preţ de cost cât mai scăzut şi să asigure o productivitat e cât m ai bună. Realizarea produ cţi ei corespunzătoare depinde de buna 5

Cap. 1 Introducere

funcţionare şi de siguranţa în funcţionare a utilajul ui respectiv. De calit atea concepţiei şi fabri cării utilajului depi nde atât calit atea produselor obţinute cât şi consumul de energie. În epoca modernă, utilajul tr ebuie să permită nu num ai obţinerea la scară i ndustri ală a unor produse, ci şi obţinerea unei calit ăţi superioare şi o mi cşorare a energiei consumat e pe unitate de produs. Element ele componente al e util ajului, cât şi utilajul î n ansam blu, trebui e astfel c onceput e ş i fabricate, încât pe durat a funcţionării să reziste soli citărilor cărora va fi supus (presiune, temperat ură, coroziune, eroziune, etc.), să -şi menţină forma şi să fie etanşe. Utilajel e se compun din subansambluri, fiecare dintre acestea fii nd al cătui te d in elem ente de construcţie specifi ce. Întregul utilaj, sau anumite părţi ale acestuia, au form a unor corpuri de revoluţie sau pl ăci plane. Form ele de revoluţi e cele mai des întâlnite sunt: cilindrice, sferi ce, conice, elipsoidal e, toroidal e, par aboloi dale şi hi perboloidal e. Deşi m ai rar, forma paralelipipedi că, est e şi ea înt âlnită. Din punct de vedere tehnic, pentru corpurile de revoluţie este necesră cunoaşterea ariei l aterale, a ariei t otal e şi a volumului interior. Corpuril e de revoluţ ie tehn i ce, care int ră în componenţa utilajelor, sunt î n m ajorit atea cazurilor, axial simet rice şi sunt caracterizate de o grosime  . Alegerea formei geomet rice corespunzătoare are o deos ebită importanţ ă în construcţi a rezervoarelor, în general şi în const rucţia reci pientelor sub presiune, în special. Cel mai frecvent folosită este form a ci lindrică, cu fund şi/sau capac plan, tronconi c sau semielipsoidal. Rezervoarele cilindrice verti cal e pentru depozitat li chide 6

Cap. 1 Introducere

la presiunea atmosferi că au un fund pl at şi sunt a şezat e pe o fundaţie din bet on armat. Rezervoarele cilindrice verti cal e pentru depozitat li chide cu suspensii sunt prevăzut e cu fund conic şi aşezat e pe un suport m etali c, form at din st âlpi şi profil uri met alice. Rezervoarele cilindrice verti cal e pentru de pozitat li chide sub presiune au fundul bombat şi sunt aşezat e pe un suport metalic. Rezervoarele cilindrice orizontal e pentru depozit at lichide la presiunea atmosferică, au fund plat şi sunt aşezat e pe suporturi din beton sau m etal. Rezervoarele cilindrice orizontal e pentru depozit at lichide sub presiune, au funduri bombat e şi sunt aşezat e pe suporturi din beton sau din m etal , sub formă de şa. În ambele cazuri, rezervoarele sunt dotate cu anexe, pentru indi carea nivelul ui li chidului, racordurile de aliment are şi eva cuare. Utilizarea form ei sferi ce s -a extins pentru reci pient ele sub presiune, ca urm are a faptului că la acelaşi volum int eri or (capacitat e de depozitare), ari a suprafeţ ei est e minimă în comparaţi e cu cel el alte corpuri geom et rice; în plus, form a sferică pr esupune o mai bună dist ribuţie a stării de tensiune. Comparaţia dint re forma sferică şi cea cilindri că arată că la acel aşi volum int erior, consumul de materi al pent ru forma sferică reprezintă 50 -60% din consumul de m aterial pent ru form a cilindri c ă. Din pun ct de vedere tehni c însă, form a sferică s e obţine m ai greu, ceea ce înseamnă că există un cost mai mare al manoperei. Utili zarea formei sferice este recomandat ă pentru presiuni şi diam etre mari, când avantaj el e obţinute di n economia de mat eri al s unt mai m ari decât cheltui elile pent ru m anoperă. Form a t ronconi că se folos eşte în special pent ru buncăre sau rezervoare, din care urm ează să se evacueze produse 7

Cap. 1 Introducere

granulare sau pulverulent e. Se folosesc, de asemenea şi la trecerea de l a un diametru m ai m are l a unul m ai mic; această vari antă prezint ă, î nsă, dezavantaj ul că înalţ ă util ajul, i ar obţinerea lor est e li mitată de di amet rul bazei mici . Rezervoarele paral elipipedi ce sunt mai rar întâlnit e, utilizându-se l a uscătoare, filt re cu saci, etc. Din punct de vedere t ehni c, acest ea se obţin foart e uşor, dar presupun un consum de mat eri al de cca. 3 -5 ori mai m are decât la rezervoarele cilindri ce cu acelaşi volum interior.

8