ΕΙΔΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ: ΓΝΩΡΙΖΩ ΤΙΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΕΣ ΕΠΙΔΟΣΕΙΣ ΤΟΥ ΑΕΡΑ

Ο αέρας, όπως γνωρίζουμε ήδη, είναι μια από τις ακριβότερες πηγές ενέργειας. Από τη συνολική αρχική ενέργεια, το 80% περίπου χρησιμοποιείται από τον αεροσυμπιεστή και το μεγαλύτερο μέρος αυτού χάνεται με τη μορφή θερμότητας στο περιβάλλον.

Επιπλέον, ένα ποσοστό 5-10% καταναλώνεται κατά την επεξεργασία του αέρα, πράγμα που σημαίνει οτι τελικά μόλις το 10% της ενέργειας εισόδου μετατρέπεται ε ποιοτικό πεπιεσμένο αέρα, έτοιμο για χρήση.

Καθώς την απόδοση του αεροσυμπιεστή δεν μπορούμε να την επηρεάσουμε, αυτό που μπορούμε να κάνουμε είναι να βελτιώσουμε τις συνθήκες παραγωγής & επξεργασίας του αέρα. 

Για να γίνει αυτό, απαραίτητη προϋπόθεση είναι η επιλογή και μέτρηση των κατάλληλων δεικτών ανά εφαρμογή.

Μετράω = Γνωρίζω τις πραγματικές επιδόσεις του συστήματος πεπιεσμένου αέρα. 

Στο άρθρο αυτό, θα δούμε ποιοι είναι και πως προσδιορίζονται οι σημαντικότεροι δείκτες ποιότητας στον πεπιεσμένο αέρα.

ΠΙΕΣΗ

Η πίεση λειτουργίας είναι ένας από τους κρισιμότερους παράγοντες σε κάθε σύστημα αέρα και ο ακριβής προσδιορισμός της είναι υψίστης σημασίας, τόσο στα διάφορα στάδια επεξεργασίας αέρα (φίλτρα, διαχωριστές, ξηραντές), όσο και στις καταναλώσεις (εργαλεία & μηχανήματα αέρος). Έμμεσα, οι αισθητήρες πίεσης μας δίνουν την πληροφορία για τυχόν απώλειες ενέργειας λόγω πτώσης πίεσης.

Πως μετριέται: Οι πιο συνηθισμένοι αισθητήρες πίεσης, οι γνωστοί "πιεσοστάτες", ενεργοποιούνται με τη σύμπτυξη ενός ελατηρίου. Όσο μεγαλώνει η πίεση, τόσο αλλάζει η θέση του ελατηρίου & έτσι -μέσω μιας αντίστασης- αλλάζει το σήμα εξόδου του αισθητήρα,  συνήθως μεταξύ 4....20 mA.  Το περίβλημα του αισθητήρα είναι συμπαγές, πλήρως καλυμμένο κι έτοιμο να συνδεθεί με το υπόλοιπο σύστημα.

ΡΟΗ / ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ

Γνωρίζοντας την ακριβή παραγωγή (ή αλλιώς κατανάλωση) αέρα, μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε συνολικά το σύστημα ως προς τη σταθερότητα και τις απώλειες ενέργειας που τυχόν υπάρχουν. Η πιο χρήσιμη όμως πληροφορία που παίρνουμε από τη μέτρηση της ροής του αέρα, είναι εάν υπάρχει η ανάγκη για αναβάθμιση του συστήματός πεπιεσμένου αέρα και ποιες είναι οι απαιτήσεις των μηχανημάτων μας τη δεδομένη στιγμή.

Πως μετριέται: Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να μετρήσουμε τη ροή μέσα σε σωληνώσεις, ωστόσο στον πεπιεσμένο αέρα ο πλέον διαδεδομένος είναι μέσω του προσδιορισμού της θερμικής ροής της μάζας. Η αρχή λειτουργίας της βασίζεται στη θέρμανση ενός σύρματος το οποίο εκτίθεται στη ροή του αέρα και διατηρεί μια σταθερή διαφορά θερμοκρασίας από τον αέρα, την οποία μετράμε ταυτόχρονα. Αυτή η σταθερή διαφορά, επιτυγχάνεται μέσω ενός σταθερού ηλεκτρικού ρεύματος. Όταν ο αέρας έρθει σε επαφή με το σύρμα, η θερμοκρασία του αισθητήρα πέφτει, ενώ ταυτόχρονα κι ο αέρας απορροφά θερμότητα και ζεσταίνεται. Το ρεύμα αυξάνεται όσο χρειάζεται, για να επαναφέρει τη σταθερή διαφορά και η αύξησή του αυτή είναι απόλυτα ανάλογη της αύξησης της ροής μάζας του αέρα. Με εύκολο τρόπο στη συνέχεια, κι εφόσον γνωρίζουμε τη διάμετρο του σωλήνα, μπορούμε να υπολογίσουμε τον όγκο ροής του αέρα, δηλαδή την παροχή/κατανάλωσή.

ΣΗΜΕΙΟ ΔΡΟΣΟΥ

Ο πεπιεσμένος αέρας περιλαμβάνει μεγάλη ποσότητα υγρασίας. Προκειμένου τηρούνται όλες οι προδιαγραφές ποιότητας του αέρα σε μια βιομηχανία, πρέπει να απαλλαχθεί από όλη αυτή την υγρασία, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις που τμήματα της εγκατάστασης βρίσκονται εκτεθειμένα σε χαμηλές θερμοκρασίες και είναι μεγάλη η πιθανότητα να παγώσουν το χειμώνα ή σε εφαρμογές που απαιτείται πιστοποιημένα καθαρός αέρας, όπως βιομηχανίες τροφίμων & ποτών, φαρμακοβιομηχανίες κλπ. Η υγρασία, στην ορολογία εκφράζεται ως σημείο δρόσου του συστήματος, που έχει ως σημείο αναφοράς τη θερμοκρασία στην οποία παρατηρείται 100% κορεσμός σε υγρασία. Οι ασθητήρες σημείου δρόσου (dew point sensors), μας δίνουν την απαραίτητη πληροφόρηση ώστε να λάβουμε έγκαιρα μέτρα σε περίπτωση που η υγρασία ξεπεράσει τα επιτρεπτά όρια, πριν προλάβει να προκληθεί ζημιά στα μηχανήματα ή τα προϊόντα.

Πως λειτουργεί: Οι αισθητήρες σημείου δρόσου που χρησιμοποιούνται στον αέρα, είναι αισθητήρες ταλάντωσης κρυστάλλου χαλαζία. Ο κρύσταλλος ταλαντώνεται σε μια συγκεκριμένη συχνότητα και έτσι, όταν ένα μόριο νερού καθίσει πάνω του, επηρεάζεται η συχνότητα ταλάντωσης. Μετρώντας την αλλαγή αυτή, έχουμε μετρήσει την περιεκτικότητα σε υγρασία του αέρα, οπότε σε συνάρτηση και με τη θερμοκρασία, ο αισθητήρας υπολογίζει και μας δίνει το σημείο δρόσου του συστήματος.

ΔΙΑΡΡΟΕΣ

Όπως έχουμε τονίσει και σε παλαιότερα άρθρα μας, οι απώλειες αέρα μέσω διαρροών μπορεί να κοστίζουν χιλιάδες ευρώ ετησίως σε μια επιχείρηση. Η ανίχνευση και επιδιόρθωση των διαρροών, αποτελεί μια σημαντικότατη εργασία συντήρησης του συστήματος, η οποία γινόταν παραδοσιακά ρίχνοντας σαπουνόνερο και παρατηρώντας που θα δημιουργηθεί "φουσκάλα". Πλέον, και με την πρόοδο της τεχνολογίας, υπάρχουν οι "ανιχνευτές διαρροών" που λειτουργούν με υπερηχητική ανίχνευση και μας εξασφαλίζουν γρηγορότερο και ακριβέστερο εντοπισμό των σημείων απώλειας.

Πως λειτουργεί: Οι διαρροές του αέρα, παράγουν υπερηχητικούς ήχους, σε συχνότητα 20...80 kHz. Όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μεγαλύτερη απώλεια αέρα υπάρχει, τόσο όμως κοντύτερα ταξιδεύουν τα κύματα στον αέρα . Οι ανιχνευτές διαρροής, λειτουργούν σε μια βέλτιστη συχνότητα, περίπου 40 kHz ώστε να διατηρούν ισορροπία μεταξύ ενέργειας & απόστασης, ενώ παράλληλα κόβουν τις ακραίες συχνότητες για να μειώσουν τον θόρυβο και να απομονώσουν τον ήχο των διαρροών.

ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΕΛΑΙΟΥ

Η ύπαρξη σωματιδίων ελαίου μέσα στον πεπιεσμένο αέρα, είναι συχνά ανεπιθύμητη, κυρίως όταν πρόκειται για ευαίσθητες εφαρμογές τροφίμων/ποτών καθώς μπορεί να επιφέρει αρνητικές επιπτώσεις στην ποιότητα του τελικού προϊόντος. Έτσι, υπάρχουν όρια στην περιεκτικότητα ελαίου στον αέρα, τα οποία δεν πρέπει ποτέ να ξεπερνιούνται. Σίγουρα, ο σωστός εξοπλισμός επεξεργασίας αέρα και τα κατάλληλα φίλτρα μειώνουν αυτή την περιεκτικότητα, αλλά μόνο με διαρκή μέτρηση μπορούμε να είμαστε πάντα βέβαιοι οτι η ποιότητα του αέρα ικανοποιεί τις προδιαγραφές της εφαρμογής μας. Ο ανιχνευτής φωτοαποσύνθεσης με έλεγχο PID, αποτελεί την πλέον αξιόπιστη, προσιτή οικονομικά και εύκολη στη χρήση επιλογή.

Πως λειτουργεί: Ο αισθητήρας PID, ανιχνεύει την περιεκτικότητα ελαίου μέσω του ιονισμού. Ο αέρας, εισέρχεται σε έναν θάλαμο μέτρησης όπου μια υπεριώδης λυχνία του προκαλεί ιονισμό. Στη συνέχεια, τα φορτισμένα ιόντα ρέουν μέσω φορτισμένων πλακών προς τον αισθητήρα, παράγοντας ρεύμα. Η τιμή του ρεύματος αυτού, εμφανίζεται στην οθόνη μεταφρασμένη σε περιεκτικότητα σωματιδίων λαδιού.

ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΜΙΚΡΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ

Τα στερεά σωματίδια είτε εισέρχονται στον πεπιεσμένο αέρα μέσω του αεροσυμπιεστή, είτε παράγονται μέσα στο σύστημα λόγω φυσιολογικής φθοράς ή διάβρωσης. Τα σωματίδια αυτά, έχουν διαφορετικά σχήματα και διαμέτρο από 50 έως 0,001 μm (για να κάνετε τη σύγκριση, μια ανθρώπινη τρίχα έχει διάμετρο περίπου 70 μm). Σε ένα τυπικό βιομηχανικό περιβάλλον, έχουμε περίπου 91.000.000 σωματίδια ανά κυβικό μέτρο αέρα, με διάμετρο μεταξύ 0,1 και 0,5 μm. Η παρουσία στερεών σωματιδίων μπορεί να επιταχύνει τη φθορά των πνευματικών στοιχείων (έμβολα, βαλβίδες, βάνες) και να βλάψει το τελικό προϊόν,  επομένως είναι σημαντικό πάντοτε το μέγεθος και η συγκέντρωση σωματιδίων να είναι εντός των απαιτούμενων ορίων. Ο μετρητής σωματιδίων είναι επίσης ένα καλό εργαλείο για τον προσδιορισμό της κλάσης του πεπιεσμένου αέρα σύμφωνα με το πρότυπο ISO8573-1.

Πως λειτουργεί:  Όταν ένα σωματίδιο φωτίζεται από μια δέσμη φωτός, η δέσμη είτε απορροφάται είτε διοχετεύεται, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει κάποιο είδος αλληλεπίδρασης φωτός με το σωματίδιο. Κάθε φορά που η δέσμη φωτός διακόπτεται από ένα σωματίδιο, αναπαράγεται κάποιο φως και ο ανιχνευτής μετασχηματίζει αυτό σε ένα σήμα εξόδου, ανάλογο της περιεκτικότητας του πεπιεσμένου αέρα μας σε μικροσωματίδια.

Το συμπέρασμα όλων των παραπάνω, συνοψίζεται ως εξής:

Ο ποιοτικός & ενεργειακά αποδοτικός αεροσυμπιεστής είναι πολύ σημαντικός, αλλά δίχως τον κατάλληλο εξοπλισμό συστηματικής μέτρησης, ΔΕΝ μπορεί να παράγει ποιοτικά & ενεργειακά αποδοτικά αποτελέσματα σε βάθος χρόνου.