Fermentatia Alcoolica

Fermentatia alcoolica este un proces biochimic prin care zaharurile din must se transformă sub acțiunea drojdiilor, în alcool etilic si CO2, ca produși principali, la care se adaugă o serie de alți produși secundari – glicol, acid lactic, acid acetic, esteri, etc.

Fermentația alcoolică trece prin mai multe faze:

– înmulțirea drojdiilor, dureaza 1-2 zile, etapă în care temperatura începe sa crească ușor si apare degajarea de CO2
– fermentația zgomotoasă, dureaza 6-7 zile, se caracterizează printr-o activitate intensă a drojdiilor, temperatura crește rapid, zahărul scade, se acumulează cantități mari de alcool, CO2 se degajă puternic
– fermentația liniștită, durează 7-10 zile ,drojdiile iși încetinesc activitatea ca urmare a scăderii conținutului de zahăr, temperatura și degajarea de CO2, scad.

Temperatura de pornire a fermentației este de 15-17°C, temperatura optimă de fermentare este de 18-24°C la vinurile albe si de 24-28°C la vinurile roșii. După fermentație și efectuarea tratamentelor specifice, vinul se păstrează în rezervoare la temperatura de 10-14°C.

Controlul temperaturii este esențial pentru obținerea unui vin de calitate cât și pentru stocarea vinului în condiții optime.

Pentru a controla temperatura generată in timpul fermentației, vinificatorii trebuie să utilizeze un sistem automat de monitorizare și reglare a echipamentelor de răcire și încălzire – centrala de răcire, încălzire si funcționare pompe/grup de pompare, monitorizare online de la distanța.

Fermentația controlată asigură un echilibru între necesarul termic, protecția echipamentelor și costurile de producție prin controlul presiunii, debitului și temperaturii.

Automatizarea unui proces este esențială pentru a crește productivitatea, pentru a scade consumul de energie, pentru a crește eficiența și pentru a diminua pierderile de producție sau depozitare. In depozitele frigorifice, depozitele de legume, fructe, ciupercării, sere, incubatoare, etc, este necesar a se menține anumiți parametri de temperatură. A ieși din acești parametri poate duce la pierderea banilor investiți si chiar la faliment în funcție de natura și dimensiunea afacerii.

Odată cu automatizarea unui sistem apare și necesitatea monitorizării acestuia, prin care sunteți informați în orice moment dacă sistemul funcționeaza corect, in parametrii impuși. În cazul în care mai este necesară ajustarea parametrilor de lucru în funcție de o anumită perioadă din an sau în funcție de gradul de maturare al produselor sau vechimii depozitării lor, aveti nevoie de niste rapoarte de temperatură și intervenția cât mai rapidă în modificarea acestor parametri.

Monitorizarea se poate face local, dar asta ar impune prezența uneia sau a mai multor persoane care sa urmareasca datele, sa le noteze, sa le analizeze si sa le stocheze pentru a evidenția corectitudinea procesului de lucru. Monitorizarea locală se face cu costuri mari (cheltuieli de personal pentru a nota si a analiza evoluția sistemului).

In acest caz apare necesitatea utilizarii unui sistem de monitorizare de la distanța, sistem care ofera instantaneu date de temperatură din care pot fi extrase valori de analiză. În plus, sistemul de monitorizare de la distanță ajută la modificarea parametrilor de lucru direct de la un computer fără a fi necesară prezența personalului la sistemul monitorizat.

Să presupunem ca avem un depozit de legume fructe în care umiditatea si temperatura sunt vitale pentru păstrarea îndelungată a produselor în stare proaspătă. Este suficient să se conecteze termostatele și umidostatele la un sistem de transmitere în rețea si putem vizualiza în orice moment pe un computer, prin email sau prin SMS starea depozitului. Chiar dacă suntem la birou, într-o călătorie de afaceri sau în vacanță, avem nevoie sa știm sigur dacă sistemul funcționeaza corect. Nu este necesar să ne contactăm angajații ci doar să ne conectăm printr-o conexiune la Internet, direct la sistemul nostru de monitorizare și să ne urmărim afacerea.

Un sistem de monitorizare de la distanță impune câteva condiții:

existența de termostate, presostate și hidrostate cu port de comunicare de date;

interfața de conectare a termostatului, presostatului sau higrostatului la echipamentul de comunicare la distanță;

echipament de comunicare la distanță – se poate conecta la Internet si este funcție de numărul de puncte de masură;

soft (program) de monitorizare la distanță ce se instalează pe computerul dumneavostră și vă oferă informații din toate punctele de masură (temperaturi , presiuni și/sau umiditate), date ce pot fi stocate atât pe un HDD, memory stick, CD/DVD sau listate la imprimantă. Softul poate trasa grafice de analiză a sistemului și permite modificarea parametrilor termostatelor, presostatelor și umidometrelor.

Un astfel de sistem va elimina erorile factorului uman, cheltuielile suplimentare cu personalul, aduce aport de timp ce-l puteți utiliza în dezvoltarea afacerii și vă prezintă cu obiectivitate starea de producție (vinificație, sere, ciupercării etc) sau depozitare (cisterne de stocare, camere frigorifice de carne, lactate, preparate, depozite de legume fructe, etc).

Sistemul de automatizare și monitorizare al temperaturilor într-o unitate de vinificație se compune din trei sisteme interconectate:

sistemul de răcire al agentului termic (glycol)

sistemul de răcire și control al temperaturilor pe vinificatoare

sistemul de monitorizare și control al temperaturilor

Sistemul de răcire al agentului termic

Pentru realizarea corectă a procesului biochimic ale materialelor supuse proceselor de fermentare trebuie menținute anumite valori ale parametrilor de lucru ai echipamentului, cum ar fi: temperatura. Realizarea acestuia se face în tancuri de depozitare sau fermentare numite vinificatoare, care sunt prevăzute cu mantale exterioare pentru răcire prin care circulă agentul termic de răcire, în cazul nostru glycol. Glycolul este stocat in doua rezervoare, unul de retur în care se intoarce agentul termic după ce a răcit vinificatoarele și unul de tur de unde pleacă agentul termic dupa ce a fost răcit de către unul sau doua chillere, fiecare rezervor având capacitatea de cca 48 mc. Transportul agentului termic din rezervorul de retur prin utilajul de răcire și apoi în rezervorul de tur se face cu ajutorul pompelor centrifuge comandate automat. În acest transport agentul este răcit de către chillere. Un chiller este o mașină care elimină căldura dintr-un lichid printr-un ciclu de vapori-compresie sau de refrigerare absorbție. Acest lichid poate fi apoi circulat printr-un schimbător de căldură pentru răcirea aerului sau a lichidului necesar. Ca un produs secundar, refrigerarea creează căldura reziduală ce trebuie evacuată la temperatura ambiantă sau, pentru o mai mare eficiență, recuperată pentru încălzire. Preocupările în proiectarea și selectarea de chillere includ performanță, eficiență de întreținere, precum și ciclul de viață al produsului de impact asupra mediului.

În aplicații industriale, apa răcită sau alte lichide din răcitorul de lichid este pompat printr-un proces sau echipament de laborator. Chillerele industriale sunt utilizate pentru răcirea controlată a produselor, mecanisme și utilaje folosite de o gamă largă de industrii. Ele sunt adesea folosite în industria plasticului pentru injecție și suflare, uleiuri pentru tăierea metalelor, echipamente de sudură, turnare matricială și mașini unelte, prelucrare chimică, formulare farmaceutică, industria alimentară și a băuturilor. Ele sunt, de asemenea, folosite pentru a răci elemente specializate, cum ar fi aparatura RMN și lasere din spitale.

Chillere pentru aplicații industriale pot fi centralizate, în care un singur răcitor de lichid servește nevoilor de răcire multiple, sau descentralizat în care fiecare aplicație sau masină are propriul chiller. Fiecare abordare are avantajele sale. De asemenea, este posibil să existe o combinație a celor două răcitoare, centralizate și descentralizate, mai ales în cazul în care cerințele de răcire sunt aceleași pentru anumite aplicații sau puncte de utilizare, dar nu toate. Chillerele descentralizate sunt de obicei de dimensiuni reduse și capacitate de răcire, de obicei, 0.2-10 tone. Chillerele centralizate au, în general capacități variind de la zece tone la sute sau mii de tone.
Acolo unde sunt disponibile surse de apa rece în apropiere ar putea fi folosite direct pentru răcirea condensatoarelor. Sistemul de răcire ”[NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] „ din Toronto, Canada, este un exemplu. Se folosește apă din lac rece să se răcească chillerele, care la rândul lor sunt utilizate la răcirea clădirilor din oraș printr-un sistem de răcire de cartier. Apa de retur este folosită pentru încălzirea alimentării cu apă potabilă a orașului, care este de dorit în acest climat rece. Ori de câte ori căldura reziduală a unui răcitor de căldură poate fi folosită pentru un scop productiv, în plus față de funcția de răcire, eficiența termică foarte ridicată este posibilă.

Principiul de funcționare al chillerelor este in mare parte asemanator ,componenta care le diferențiază fiind compresorul

Tipuri de compresoare frigorifice și domeniile de utilizare:

Compresoarele deschise se pot cupla cu motoare separate, de tip electric sau termic și

pot vehicula orice tip de agent frigorific. În general sunt utilizate pentru puteri frigorifice

medii și mari.

Compresoarele semiermentice sunt cuplate direct la un motor electric închis într-un

carter demontabil comun. Nu pot vehicula decât freoni și se utilizează pentru puteri medii.

Compresoarele ermetice se aseamănă cu cele semiermetice, dar sunt închise împreună

cu motorul într-o carcasă etanșă nedemontabilă (sudată). Nu pot vehicula decât freoni și se

utilizează pentru puteri mici și medii.

Compresorul semiermetic cu piston:

Compresor semiermetic cu piston
1 – bobinajul statorului; 2 – rotor arbore cotit; 3 – biela; 4 – piston;
5 – supapa de aspiratie; 6 – supapa de refulare

Compresorul semiermetic elicoidal (cu surub): Aceste compresoare sunt dimensionate să realizeze rapoarte de compresie mici, sub 2:1 și rapoarte foarte mari, peste 20:1. Procesul de compresie constă în următoarele: când rotoarele încep să se rotească, o depresiune apare în spațiul dintre rotoare și vaporii intră prin galeria de aspirație. Când mișcarea rotoarelor crește interspațiul dintre rotoare crește, și vaporii curg continuu în compresor și umplu lungimea spațiului dintre dinți. Acești vapori sunt comprimați prin reducerea volumului până la presiunea de evacuare. Alte spații dintre dinți sunt umplute cu vapori și evacuați.

De exemplu, la rotația cu 3600 rot./min. a rotorului principal, se umplu 4 volume interdinți cu vapori și se produc 14400 descărcări pe minut. Curgerea vaporilor va fi continuă.

Capacitatea frigorifică a compresorului poate varia continuu de la 100 % la mai puțin de 10 %. La funcționarea cu sarcină variabilă coeficientul de performanță al compresorului este bun; compresoarele pornesc în gol și siguranța în exploatare rămâne ridicată.

În timpul funcționării unele compresoare pot să ajusteze raportul volumelor de compresie pentru a realiza un raport eficient pentru orice presiuni întâlnite.

La aceste compresoare injecția de ulei este folosită în trei scopuri: etanșare între spațiul de refulare și de aspirație, răcirea vaporilor comprimați și ungerea. Uleiul umple toate spațiile neetanșe din jurul rotoarelor, acest fapt făcând posibilă atingerea de eficiențe volumetrice (coeficientul de debit) ridicate, chiar la rapoartele ridicate de comprimare. Se subliniază că un compresor normal are coeficienți de debit ce depășesc 85% la rapoarte de comprimare într-o treaptă de 25:1 (agentul frigorific – amoniacul). Uleiul răcește vaporii comprimați și refulați la temperaturi sub 88oC, la rapoarte mari de comprimare fără pericolul degradării agentului frigorific și a uleiului de ungere. În același timp, uleiul servește la ungerea lagărelor, a sistemelor de etanșare și a ariilor de contact a rotoarelor.

Uleiul injectat trebuie să fie separat din vapori și răcit. Separarea uleiului trebuie să conducă la un conținut de ulei sub 5 mg/kg ulei în agentul frigorific în circulație.

Injecția de ulei se realizează fie cu ajutorul unei pompe ce asigură suprapresiuni de la 200 la 300 kPa față de presiunea de refulare a vaporilor de agent frigorific, fie automat, pe baza diferenței de presiune între uleiul din rezervorul de ulei, în care este presiunea de refulare și presiunea din zona de comprimare.

Răcirea uleiului de ungere se face prin trei metode:

injectarea de agent frigorific lichid, în vapori ce sunt comprimați;

preluarea de lichid din rezervorul de agent frigorific cu o pompă și injectarea în linia de refulare a compresorului;

răcirea uleiului în afara compresorului, între rezervorul de ulei și punctul de injecție.

Compresoarele șurub cu două rotoare sunt prevăzute cu un orificiu suplimentar de aspirație, între aspirația principală și refulare. Prin acest orificiu se aspiră vapori de la alți consumatori, de la subrăcirea de lichid care se cheamă economizor. Presiunea vaporilor aspirați prin acest orificiu este superioară presiunii primare de aspirație. La compresorul cu economizor, o parte din lichidul de presiune mare este vaporizat prin destindere până la aspirația din orificiul suplimentar, căldura fiind preluată de la restul lichidului, care se subrăcește și în acest fel crește puterea frigorifică a instalației.

Aceste compresoare se construiesc și sub formă ermetică și semiermetică, până la puteri de 700 kW, folosind drept agent frigorific R22.

Fiindcă, compresorul nu are supape și nici spațiu vătămător, o răcire bună a vaporilor, rezultă coeficienți de debit ridicați așa cum am subliniat și mai sus. Sunt de luat în considerație scăpări de agent din spațiul cu presiune mare în cel cu presiune redusă.

Compresorul cu spirale (Scroll):

Aceste compresoare sunt caracterizate de mișcări orbitale a două spirale, care comprimă vaporii prin reducerea volumului cuprins între acestea. Ele se utilizează în instalații de aer condiționat de confort, în frigotehnie, în pompe de căldură, în instalații de aer condiționat, în autoturisme. Se utilizează pentru puteri frigorifice între (3÷50) kW. Ele se caracterizează prin coeficienți de performanță ridicați și nivel scăzut de zgomot.   Compresorul are o pereche de spirale asamblate la 180o defazaj. Fiecare spirală are un braț liber și celălalt legat la o placă de bază. Cele două spirale sunt realizate, astfel, încât să realizeze buzunare de vapori între placa de bază și diverse linii de contact între pereții brățărilor. O spirală este fixată și cealaltă are o mișcare orbitală, în contact cu prima. Marginile spiralelor rămân în contact, dar punctul de contact se deplasează spre interior

Compresorul scroll oferă o serie de avantaje sub aspectul performanțelor având în vedere lipsa supapelor de aspirație și refulare care reduc pierderile de sarcină interne, la aspirație și refulare transferul de căldură redus între spațiile de comprimare și aspirație, lipsa spațiului mort; toate aceste caracteristici constructive și funcționale conduc la coeficienți de debit ridicați și randamente izentropice (indicate) în jur de 70% la rapoarte de comprimare π de (2,5÷3,5) caracteristice pentru domeniul condiționării aerului pentru confort.  

Compresorul scroll asigură condițiile cerute de consumator cu mai mare rigurozitate decât cele cu piston, în condițiile de exigență ridicată. Utilizate în instalații de pompe de căldură, pot asigura regimul de temperaturi, fără o încălzire suplimentară.

Sistemul de transport al agentului termic

Agentul termic răcit este transportat intre rezervoarele de stocare , chillere și mantalele vinificatoarelor ce trebuie răcite cu ajutorul unor pompe centrifuge.

Acestea fac parte din categoria pompelor cu rotor, fiind de fapt niște turbine de apă cu funcționare inversă, prevăzute cu un rotor care deplasează lichidul. În cazul pompelor centrifuge, funcționarea neuniformă (cu șocuri) a pompelor cu piston este evitată, datorită continuității curentului de lichid care traversează pompa. Presiunea necesară pentru echilibrarea înălțimii coloanei de lichid este realizată de acțiunea paletelor rotorului asupra lichidului, acțiune care se exercită prin forțe centrifuge. Lichidul pătrunde în pompă datorită aspirației rotorului și este condus în rotor în direcție axială, fiind apoi deviat între paletele rotorului după o direcție radială. Sub acțiunea rotorului, lichidul este împins spre periferia acestuia, de unde este evacuat. Lichidul este astfel dirijat în altă direcție și în același timp accelerat. Presiunea la ieșirea din rotor este mult ridicată, încît curentul de lichid poate învinge diferența de nivel.

La ieșirea din rotor, lichidul intră în statorul prevăzut cu ajutaje divergente, care-i scad viteza, și în interiorul cărora energia cinetică a lichidului se transformă în energie potențială, restul transformării realizîndu-se într-o carcasă elicoidală. Pompa descrisă realizează presiuni joase de refulare. Pentru a construi pompe cu presiuni de refulare ridicate, se montează în serie mai multe elemente rotorice și statorice.
În general, pompele centrifuge nu se pot amorsa direct, deoarece aerul existent inițial în rotor împiedică antrenarea lichidului din spațiul de aspirație. Pentru amorsare, conducta de aspirație trebuie umplută cu lichid.

Puterea pompei centrifuge. Puterea necesară pentru ridicarea unui debit Q (in l/s) la inalțimea de refulare h se calculează cu formula:

P = γQH/75 η CP

sau

P = γQ · H/ 102 η in kW in care,

Q este debitul pompei in m3/s

H inăltimea de refulare in m

η randamentul pompei

γ greutatea specifică a apei in kgf/m3

Randamentul pompei variază dupa natura construcției, intre 0,60 si 0,80. Pompele mai puternice au randament mai mare. Fiecare pompă are curbe caracteristice (P, H, η)

O pompă centrifugă cu un singur rotor in mod obisnuit nu poate asigură o presiune mai mare de p = 12,5 at.Dacă p1 este presiunea de intrare a apei in rotor, presiunea maximă ce se poate obține este p1 + p = p1 + 12,5 at. In practică insă sunt necesare presiuni cu mult mai mari.La pompele centrifuge pentru incendii se cer presiuni mai mari de 12 – 13 at. Deci se impune construirea unor pompe cu rotori in serie.

Numărul etajelor variază pana la 10 – 12.

Trebuie reținut faptul ca rotorul este organul principal al pompei si că in el are loc ridicarea presiunii apei care trece prin pompă. Rotorul fiind format din discuri intre care se fixează paletele, mai poarta denumirea de disc de presiune sau etaj. Numărul si forma profilului paletelor are o mare influenta asupra curgerii lichidului. De aceea, atat pentru stabilirea numarului de palete cât si profilului lor este necesar a se efectua o serie de calcule in care se tine seama de viteza de intrare si iesire a apei din rotor si de unghiul sub care intra si trece apa. In general, paletele sunt simplu curbate. Pentru a micsora frecarea, suprafata rotorului si a paletelor se prelucrează fin, pentru ca in aceasta regiune viteza de miscare a apei este cea mai mare. Corpul pompei se construieste in asa fel incât conducerea apei prin rotor si stator sa se faca cu usurintă. În corpul pompei viteza apei este mai mare decat in conducta de aspirație si in furtunurile de refulare. În conducta de aspirație nu depăsește de regulă 2 m/s și în cele de refulare ajunge în jur de 3 m/s. Calculul camerei pompei din punct de vedere al rezistenței se face la presiunea maximă.

Pompele cu rotoare în serie, sau cu mai multe etaje, sunt pompe de înalta presiune.

Puterea motoarelor (termice si electrice) de acționare a pompelor se alege cu 10 – 15% mai mare decât puterea calculată a pompei. Diferența de putere compensează pierderile mecanice datorită transmisiei.

Motoarele trifazate sunt alimentate de la cele trei faze ale retelei electrice. Pot fi conectate „in stea” sau „in triunghi”. In cazul conectarii „in triunghi” curentul absorbit pe cele trei faze este de trei ori mai mare decat la conexiunea „in stea”. Majoritatea pompelor DAB de puteri mici – medii sunt conectate „in stea” si nu pot fi utilizate in conexiune „triunghi”. In cazul in care motorul este produs pentru functionarea „in triunghi”, conexiunea „stea” se utilizeaza numai in faza de pornire, pentru a limita curentul absorbit in retea.

Dupa cum se vede in figurile de mai sus, la conexiunea „triunghi” pe capetele unei infasurari se aplica tensiunea dintre doua faze (380 Vac) pe cand

„in stea” aceiasi tensiune se aplica pe doua infasurari inseriate. In „stea” curentul pe una din faze (curent de linie) este egal cu cel prin infasurarile motorului, in „triunghi” curentul de linie se imparte intre curentul printr-o bobina si (Ift) si prin celelalte doua, inseriate.

Din calcule reiese un curent de linie, de trei ori mai mare in „triunghi” decat in „stea”.

Pornirea „stea – triunghi” se poate realiza cu o schema, de principiu, prezentata in figura de mai jos.

Un motor care necesita pornire „stea – triunghi” are, prin urmare, o placa de borne cu sase conectori, reprezentand capetele celor trei bobine in configuratia din figura alaturata.

– pentru functionare numai in stea se scurtcircuiteaza (cu doua bare de cupru speciale) conectorii X, Y si Z.

– pentru functionare numai in triunghi se scurtcircuiteaza X-U, Y-V si Z-W. In ambele cazuri alimentarea se face pe conectorii U, V si W.

– pentru pornire „stea – triunghi” se utilizeaza schema de mai sus.

Intr-un sistem de tensiuni alternative, in cazul consumatorilor cu sarcini inductive (motoare, transformatoare, bobine, etc.) apar campuri magnetice, la nivelul sarcinilor, care produc curent reactiv (pe alternanta negativa a tensiunii curentul este injectat in retea). Valoarea acestui curent este recuperata pe alternanta pozitiva deci nu se consuma energie suplimentara din retea, dar se incarca suplimentar reteaua de transport cu o componenta a curentului care poate duce la incalzirea suplimentara a liniilor. Apare astefel necesitatea de a lua in considerare cele trei tipuri de puteri, date mai jos, in vederea dimensionarii corecte a instalatiilor electrice.

Putere activa: P = U I cos φ [Kw]

cos φ – factorul de putere,

φ – unghiul de decalaj intre tensiune si curent.

Putere reactiva: Q = U I sin φ [Kvar]

Putere aparenta: S = U I, [KVA

Comanda si protectia unui motor asincron cu pornire stea-triunghi

Majoritatea motoarelor nu permit pornirea prin conectare directa la retea si necesita metode speciale de pornire care urmaresc reducerea socului de curent concomitent cu obtinerea unor parametrii energetici cat mai buni.

Una din metodele cele mai folosite de pornire a motoarelor asincrone cu rotor in scurt circuit este pornirea stea–triunghi a carei schema electrica desfasurata este prezentata in figura 5.4.

Conform diagramei prezentate in figura 1.27 la pronirea stea–triunghi datorita alimentarii initial a motorului cu tensiunea de faza, curentul de pornire (dar si momentul de pornire) sunt de trei ori mai mici decat in cazul conectarii directe la retea la tensiunea de linie. Rezulta ca aceasta metoda de pornire se poate aplica motoarelor cu porniri usoare (cu sarcina redusa sau cu cuplaje). Motarele asincrone cu rotor in scurtcircuit care folosesc pornirea stea–triunghi trebuie sa aiba tensiunea nominala egala cu tensiunea de linie a retelei si sa aiba acces la ambele capete ale bobinelor statorice (sase borne statorice pe cutia de borne).

Pentru ponire se actionaza butonul S2 care alimenteaza bobina contactorului K2 daca contactl normal inchis de interblocare K3 (3–5) nu este deschis. Deci daca conectiunea triunghi nu este realizata K2 prin contactele sale principale realizeaza conexiunea stea si apoi prin K2 (14–16) alimenteaza bobina contactorului principale K1 (0–1) care se automentine prin K1 (14–16). O data cu alimentarea lui K2 este alimentata si bobina releului de timp K4T (0–1) care isi incepe temporizarea. Dupa trecerea timpului prestabilit contactorul K4T isi deschide contactul normal inchis cu temporizare la actionare K4T (3–5) deconectand contactorul K2 si readucand in pozitia inchisa contactul K2 (3–5). In acest moemnt se realizeaza conexiunea triunghi prin contactele principale ale contactului K3. Motorul ramane alimentat in regim de durata in conexiune triunghi.

Figura 5.5. Schema electrica de comanda cu contactoare de c.a., protectie si pornire Y- a unui motor asincron cu rotorul in scurtcircuit

F1, F2, F3, F5 – sigurante fuzibile, F4 – releu termobimatalic, K1, K2, K3 – contactoare electromagnetice, K4T – releu de timp cu temporizare la actionare, S1, S2 – butoane de actionare, M – motor asincron cu rotorul in scurtcircuit.

Pentru oprire se actioneaza butonul S1 care intrerupe alimentarea schemei de comanda si aduce la starea initiala instalatia.

Accesul agentului termic din conductele de transport in mantalele de răcire ale vinificatoarelor este permis sau oprit de catre electroventile .

Electroventilele se utilizează pe scară largă la reglarea răcirii sau încalzirii unor instalatii sau utilaje numite consumatori. O bobina electrica transform un curent electric intr-un câmp magnetic , care deschide sau inchide ventilul mecanic. Electroventilele reprezinta un tip de supape folosit la aplicații pentru agenți frigorifici, gaze, vapori si lichide.

Principiul de funcționare cuprinde aplicarea curentului electric asupra unei bobine, ceea ce creeaza un camp magnetic. Acesta este transformat in energie mecanica, care deschide sau inchide ventilul mecanic.
Acesta este un principiu foarte fiabil, rentabil, cu o utilizare pe scara larga pentru orice aplicatie cu consumatori cu PORNIRE/ OPRIRE (ON/OFF).

Electrovalvele pot functiona ca si componente in linie, dar si ca piloti pentru supape mai mari. Acest tip de valve este deseori folosit in automatizarea unui circuit pneumatic ca parte componenta a unui echipament mai complex deoarece comanda bobinei se poate face de catre un automat programabil (PLC). Valvele actionate electric cu 2 cai (valve cu solenoid, electrovalve) au o singura intrare si iesire, si sunt folosite pentru a permite sau a bloca curgerea unui fluid. Cele 2 moduri de operare pentru aceste electrovalve sunt [NUME_REDACTAT] (normal inchis) si [NUME_REDACTAT] (normal deschis).
   De asemenea, exista 2 tipuri de constructie pentru valvele actionate electric, actionate direct sau pilotate intern.

Senzori de temperatură

Principalele tipuri de senzori de temperatură utilizate in domeniul electonicii se bazeaza pe legea variației rezistenței in funcție de temperatură. Acești senzori au ca principale caracteristici , acuratețe , liniaritate, valoare nominală pentru o temperatură data (25 oC), timp de răspuns( sec), coeficient de temperatură sau sensibilitatea (variația rezistenței în funcție de temperatură), domeniul de aplicare sau intervalul de măsurare (temperatura min. și max. de utilizare), durată de viață, stabilitatea (variație a diverșilor parametri în timp), dimensiuni, de cost, de putere.

Ca si categorii de senzori avem doua clase principale de termistori NTC: și PTC dar există si combinația dintre ele.

NTC (coeficient de temperatură negativ, NTC engleză negativ coeficient de temperatură) termistori sunt ale căror rezistență scade uniform ca temperatura crește și invers.

În cazul în care efectul Joule este neglijabil, putem exprima o relație între rezistență de NTC și temperature ei cu relația Steinhart-Hart :

Această formulă este valabilă la toate temperaturile, pot fi simplificate într-un interval limitat de temperaturi. Formula devine:

Și, pentru mai multă precizie între două temperaturi aproape de o anumită valoare ( ):

În aceste ecuații:

este rezistența (în ohmi ) al senzorului de temperatură căutat (în Kelvin )

este o temperatură în care rezistența este deja cunoscut, aproape de temperatura T a solicitat;

rezistenta este anuntat la o temperatură de referință (Deseori 25 ° C);

A, B și C sunt coeficienții Steinhart-Hart (date de fabricant sau obținute experimental cu trei măsurători de bază), care sunt constante caracteristice ale componentei valabil la orice temperatură;

(În% / K) și (În grade Kelvin ) sunt considerate coeficienți constanți aproximare a căror utilizare este limitată la anumite temperaturi.

aproape Tn, atunci: (Multiply cu 100% pentru a avea / ° C)

folosit o gamă [T1, T2]

NTC se face pe baza de oxizi metalici de tranziție (mangan, cobalt, cupru și nichel). Acești oxizi sunt semiconductori .

NTCpoate fi utilizată într-o gamă largă de temperaturi, de la -200 ° C până la + 1000 ° C, și sunt disponibile în diferite variante: mărgele de sticlă, discuri, bare, tablete, inele, chips-uri, etc. Gama nominală de rezistență la câteva ohmi la sută ohmi. Timpul de răspuns depinde volumul materialului utilizat.

NTC este folosit pentru măsurători și control al temperaturii, limitarea impulsuri tranzitorii, măsurarea debitului de lichid.

PTC ([NUME_REDACTAT] Coefficient, engleză PTC) termistori sunt ale căror rezistență crește cu temperatura. Sunt rezistență la căldură distins (creștere continuă și constantă a rezistenței cu temperatura, a se vedea mai sus) PTC a căror valoare crește brusc cu temperatura într-un domeniu limitat de temperatură (de obicei între 0 ° C și 100 ° C) .

Pentru acestea din urmă, există două tipuri principale:

PTC fabricat pe baza de titanat de bariu . Valoarea lor creste brusc într-un interval de temperatură îngust, apoi, treptat scade dincolo de această zonă. Ele sunt ca PTC, disponibile în diferite variante și valori, și sunt în schimb utilizate ca senzori.

PTC polimer-carbon. Valoarea lor, de asemenea, crește brusc într-un interval de temperatură îngust, dar nici o scadere dincolo. Ele sunt utilizate în principal ca siguranțe resetabile .

PTC poate fi utilizat:

ca un detector de temperatură pentru protejarea componentelor ( motoare , transformatoare ) împotriva creșterea excesivă a temperaturii;

ca protecție împotriva supracurent ( siguranțe resetabile , vezi mai sus);

ca un senzor de nivel de lichid: temperatura PTC și, prin urmare, rezistența sa va fi diferită când senzorul este în aer sau prin scufundarea în lichid.

XT120C, XT121C și XT120D, XT121D (DIN format RAIL) sunt două etape ON / OFF controlere pentru
temperatură, umiditate și presiune aplicații cu acțiune directă sau inversă, user-selectabile.
Tipul de intrare analogică poate fi setat prin parametrul între următoarele, conform modelului:
– PTC, NTC;
– PTC, NTC, Pt100, termocuplu J, K, S;
– 4 ÷ 20mA, 0 ÷ 1V, 0 ÷ 10V.

Interfata seriala convertește ieșirea TTL într-un semnal RS485 pentru a conecta regulatorul la sistemul de control și supraveghere.

Unitatea XWEB 3000 este un sistem de control , monitorizare și supervizare bazat pe tehnologia WEB server. Este capabil să comunice date cu unul sau mai mulți clienți externi utilizând aceeași procedură folosita de [NUME_REDACTAT]. Clientul are nevoie doar de un browserr standard cum ar fi Internet explorer , Firefox sau Crome.[NUME_REDACTAT] cu toate informatiile se afla pe server, sistemul de operare Linux asigura maxima eficienta si securitate.

Specificatiile sistemului:

[NUME_REDACTAT] 345(L) x 45(i) x 235(l) (mm)

Greutate (net) 2850 (gg) – 6.3 (lb)

Alimentare 90~264 VAC 50~60Hz.

Putere consumata 60 W

PC Industrial

CPU speed 1 GHz.

On board ram 128Mb

[NUME_REDACTAT] disk 40GB

Conditii climatice

Gama de temperatura +0°C (41°F) and 40°C (104°F)

Serverul citeste , inregistreaza si verifica datele provenite de la dispozitivele Dixell conectate la linia RS485 . Protocolul folosit este Modbus_rtu iar unitatea este capabila sa recunoasta majoritatea dispozitivelor fabricate de alti producatori care folosesc acest protocol.

Functii incluse in XWEB 3000:

Monitorizarea si inregistrarea datelor, detectia alarmelor si inregistrarea dispozitivelor conectate.

Tratarea alarmelor definite de utilizator prin semen vizibile si tramsmisii la distant prin fax sau E-mail.

Comenzi interactive pentru dispozitivele conectate.

Functia “[NUME_REDACTAT]” pentru a afisa in timp real toate informatiile care vin de la instrumente.

Programarea tabelului de parametric.

Vizualizarea dub forma de graphic sau table si imprimarea datelor inregistrate.

Pentru stocarea agentului termic s-au folosit doua rezervoare izolate termic de cca 48mc, unul pentru retur glycol din matalele cisternelor si celalalt pentru glycolul racit pregatit pentru racirea cisternelor, aceste rezervoare comunicand in partea superioara printr-o conducta de echilibrare nivel. Racirea agentului termic se face cu doua chillere in paralel , un chiller principal Clivet XWAT 252 si un chiller secundar VELO CRA 1422 care este dotat cu doua compresoare cu piston , avand o putere de 2×52.2KW .Temperatura agentului de racire este masurata de cate un controler Dixell XT120C cu ajutorul unei sonde ptc , controlerul avand misiunea de a gestiona functionarea celor doua chillere. Pentru a obtine necesarul de frig in timp cat mai scurt cu un consum de energie redus s-a setat controlerul astfel incat chillerul principal , Clivet, sa pornesca de la temperatura de -4C pana la -7C, iar chillerul secundar, Velo, sa porneasca la -2C pana la -5C.

Controlerul de management al chillerelor s-a setat astfel:

SET + (3 sec)

Selectam meniul Pbc ( Probe configuration)

SET

Tip de sonda Ptc = sonda ptc

Unitate de masura UdM C=C

[NUME_REDACTAT] ouC diP = dependent

Actiune iesire 1 S1C dir = directa

Actiune iesire 2 S2C dir = directa

Minimum set point 1 LS1 = -4

Maximum set poit 1 US1 = -7

Minimum set poit 2 LS2 = -2

Maximum set poit 2 US2= -5

Transferul glycolului din rezervorul de retur in cel de tur prin schimbatorul de caldura al chillerelor se face cu ajutorul a doua pompe centrifuge cu un singur rotor. Acestea asigura debitul de lichid necesar la o presiune joasa. Angrenarea pompelor este facuta de un motor de putere 7,5kw si turatie redusa de cca 1440rpm.

Pentru evitarea suprasolicitarii retelei si a reduceri socului de curent, s-a folosit pentru pornirea pompelor, pornire stea-triunghi a motoarelor asincrone.

Racirea vinificatoarelor

Glycolul racit din rezervorul de retur a ajuns dupa ce este racit in rezervorul de tur, de aici el este preluat de catre pompe centrifuge si transportat prin conducte in mantalele vinificatoarelor pentru a le raci. Monitorizarea si controlul temperaturii este facut cu controlere Dixell XR20CX si un sistem de electroventile si relee.

[NUME_REDACTAT] XR20CX s-a alimentat de la un transformator de 12Vac pe terminalele 7 si 8, la terminalele 11 si 12 s-a conectat unda de temperatura ptc. In functie de temperatura citita de la sonda ptc , controlerul inchide sau deschide contactul NO intre terminalele 1 si 2 la care este legat inseriat bonina A1 si A2 a unui releu si un tranformator 230-24 Vac. Releul comanda doua contacte NO , pe terminalele 11 si 14 fiind comanda de pornire a pompelor Dixell-ului XT120D , iar pe terminalele 21 si 24 se inchide circuitul pentru bobina electrovalvei , aceasta dechizand circuitul glycolului in mantalele vinificatoarelor . Fiecare vinificator din circuit are cate un astfel de set de comanda si control sigurul care este comun este transformatorul de alementare al electrovalvelor , iar terminalele 11 si 14 ale fiecarui releu sunt legate in paralel astfel inca daca un vinificatir are nevoie de racire atunci controlerul Dixell XT120D sa primesca comanda pentru pornirea pompei .

[NUME_REDACTAT] controlerului XR20C:

Functie racire CH=cL

Unitate de masura CF=C

Rezolutia afisaj rES=dE (0.1C)

Tip sonda PbC = ptc

Diferenta temperatura Hy= 1(C)

Minimum set point LS= 10(C)

Maximum set point US =14(C)

Dupa primierea comenzi de pornire a pompei de la releul de comanda controlerul Dixell XT120d porneste o pompa centrifuga care transporta glycolul prin conducte catre mantalele vinificatoarelor si apoi in rezervorul de retur. In functie de cate electrovalve sunt deschise el trebuie sa asigure o presiune de maxim 2 bari pe traseu pentru a evita avarierea circuitului. Mentinerea presiuni in parametrii necesari se face cu ajutorul Dixell XT120D , a sondelor de presiune si a convertizoarelor de frecventa pentru motoarele trifazate asincrone.

Traductorul de presiune s-a legat pe terminalele 10 si 12 ale controler-ului , acesta oferind informatii depre presiunea din conduce prin „traducerea „ acesteia intr-un curent de 4-20mA. Presiunea necesara s-a setat pe controlerul Dixell XT120D care da comanda convertizorului de frecventa pentru marirea sau scaderea presiunii in functie de informatiile primite de la traductorul de presiune aflat pe circuit. Prin modelarea frecventei convertizorul de frecventa modifica turatia motorului pompei. S-a a ales varianta controlului presini cu ajutorul convertizorului de frecventa pentru a evita aparitia socului electric in retea la pornirea directa a motoarelor si pentru economisirea energiei electrice.

Variatoarele de frecventa sunt compuse din 3 parti principale , un redresor , un filtru capacitiv si un invertor comanda tranzistoarelor invertorului are la baza metoda modularii in latime a impulsurilor si este data de catre un microprocesor. Tranzistoarele sunt de tip IGBT și ele comută la frecvențe de ordinul 10-20 kilohertzi.

Setarea controlerului Dixell XT120D:

Tip sonda PbC= cur (420mA)

Unitate de masura UmD=3 ( bar)

Set point 1 Set1= 2

Maximum set poit 1 LS1=2.1

Minimul set poit 1 US1=1.7

Diferentia 1 Hy1=-0.1

Configuratie iesire ouC =ind(independent)

Tip actiune iesire 1 S1C=in (inversa)

[NUME_REDACTAT] XR20CX, XT120C si XT120D au fost preferate pentru ca , in cazul intreruperilor de tensine ele isi mentin setarile datorita memoriilor EEPROM. Pentru monitorizarea temperaturilor si presiunilor s-a ales conectarea lor intr-un sistem integrat impreuna cu o unitate de control si monitorizare Dixell XWEB 3000, comunicarea intre ele facanduse prin linia RS485 folosind protocolul de comunicatie Modbus-Rtu. Toate terminalele au fost prevazute cu interfata „TTL” –RS485, fiind legate cu cablu ecranat , cu doua fire de sectiune 0.5mm,respectanduse polaritatea.

Pentru a mentine linia echilibrata la sfarsitul linie s-a montat o rezistenta de 100. Fiecarui dispozitiv i-a fost setata o adresa unica in campul Adr. de la 1 la 247 , cat poate sistemul monitoriza.

XWEB 3000 permite monitorizarea si de pe alte calculatoare prin browser , el dispunand de placa de retea, astfel pe el s-a setat IP ADDRESS, NETWORK MASK, GATEWAY ADDRESS si PRIMARY/SECONDARY DNS

Pentru comunicare sunt mapate uramatoarele porturi:

80 (folosit pentru acces http:// )

22 (folosit pentru conexiunea SSH )

443 (folosit prentru conexiunea protejata SSL )

10000 (folosit pentru modulele interne alea sistemului)

Pentru a transmite rapoartele si alertele setate pe sistem s-a setata un cond de mail dedicat pentru aceasta.

Dupa terminarea configurari s-a facut o interogare de sistem:

Toate dispozitivele din reteau seriala RS485, fiecate avand o adresa unica, au fosr adaugate in sistem , sitemul avand capabilitatea sa detecteze dispozitivele compatibile conectate la linia RS485. In meniu „Configuration” s-a selectat „Stop recording” si apoi” [NUME_REDACTAT]”