Manipularea Marfurilor

1. Stadiul actual al cercetărilor și realizărilor în domeniul temei

Manipularea mărfurilor este o funcție logistică ce nu se bucură de autonomie, fiind întâlnită și la nivelul celorlalte funcții logistice. Activitățile de transport presupun manipularea mărfurilor sau materialelor. În lipsa unor astfel de operațiuni, încărcarea, descărcarea mijloacelor de transport și în cele din urmă transportul nu ar fi posibil. Cu toate că operațiile de manipulare se regăsesc la nivelul mai multor funcții logistice, depozitul constituie locul unde sunt realizate majoritatea operațiilor de manipulare.

În stabilirea unei strategii de manipulare a mărfurilor trebuie avute în vedere și manipularea mărfurilor în condițiile unei distribuții inverse a mărfurilor. Unele cazuri de distribuție inversă au un caracter excepțional. De exemplu, retragerea de pe piață a unui produs care s-a constatat că dăunează sănătății este o ipostază rar întâlnită. În alte cazuri distribuția inversă este un proces continuu, desfășurat uzual. Este vorba mai ales de returnarea ambalajelor, o practică devenită curentă azi pentru multe afaceri. Oricare ar fi însă situația, conceperea unei strategii de manipulare trebuie să ia în calcul manipularea mărfurilor și ambalajelor returnate. Soluția cea mai eficientă constă în manipularea manuală sau mecanizată a acestora, în funcție de necesități.

Din punct de vedere tehnic, depozitarea presupune existența unor spații special amenajate pentru primirea materialelor și produselor de tot felul. Efectiv integrată în sistemul logistic al unei întreprinderi, depozitarea facilitează viteză de desfășurare a activităților logistice și ușurează fluxul materiilor prime, materialelor și produselor de la sursă la destinație. La început depozitarea era privită ca un rău necesar, crescând costurile distribuției produselor, fără a contribui semnificativ la creșterea valorii oferite consumatorilor. Accentul a fost pus succesiv pe producție, vânzări și produs. Importanța depozitării, ca activitate creatoare de valoare pentru client a fost evidențiată abia odată cu impunerea orientării către consumator, specifică marketingului.

Depozitarea a devenit parte integrantă a unor sisteme moderne de gestiune precum JIT (Metodă „Just in Time”). Această tehnică urmărește în principiu reducerea stocurilor de materiale și produse.

Anii ’70 au marcat preocupări pentru aplicarea noilor tehnologii în domeniul depozitării. Echipamentele moderne de manipulare a mărfurilor și dezvoltarea unor metode moderne de ambalare au fost repede îmbrățișate de responsabilii cu managementul spațiilor de depozitare.

În anii ’80 accentul s-a mutat asupra proiectării și amenajării spațiilor de depozitare, pentru ca în anii ’90 preocupările de eficientizare a activităților de depozitare să se focalizeze asupra aplicațiilor tehnologiei informației, precum codul cu bară și schimburile electronice de date.

1.1 Funcțiile depozitării

Dintre funcțiile depozitării cu implicații directe asupra eficienței de ansamblu a logisticii, ducând la scăderea costurilor logistice totale amintim următoarele:

Consolidarea transporturilor;

Formarea sortimentelor de mărfuri;

Facilitarea unor operații specific;

Corelarea temporară a cererii cu oferta;

O a doua categorie de funcții ale depozitării au implicații asupra serviciilor oferite clienților, dintre care cele mai importante sunt:

Formarea stocurilor conjuncturale;

Formarea sortimentelor de mărfuri;

Suportul producției;

Asigurarea prezenței pe piață; [1]

Clasificarea depozitelor:

După produsele care fac obiectul depozitării există:

depozite strict specializate care păstrează mărfuri dintr-un singur sortiment (depozite de cartofi, sare, combustibil etc.);

depozite specializate în care se păstrează în general o grupă de mărfuri (depozite de textile, încălțăminte, confecții, articole de sticlărie etc.);

depozite combinate pentru păstrarea mai multor grupe de mărfuri înrudite prin condițiile de păstrare și a obiceiului de cumpărare (galanterie și mercerie, sticlărie, porțelan, faianță etc.);

depozite universale pentru păstrarea principalelor grupe de mărfuri (pot fi alimentare și nealimentare);

depozite mixte în care se păstrează mărfuri alimentare și nealimentare (ele sunt puține la număr, întâlnite în localitățile mai mici);

După sistemul constructiv:

depozite deschise, fără acoperiș, amenajate sub formă de terenuri pavate, asfaltate, betonate (platforme) pentru produse care nu se degradează sub acțiunea agenților atmosferici (unele materiale de construcție, unii combustibili etc.);

depozite semiînchise de tip șopron sau copertină (pentru produse refractare, pentru unele materiale lemnoase etc.);

depozite închise (terestre, subterane și semisubterane) pentru păstrarea produselor ce trebuie ferite de precipitații atmosferice, de razele solare, etc. (trebuie să ofere izolare față de mediul exterior, să fie dotate cu instalații de ventilație, încălzire, pentru protejarea mărfurilor din interior);

După modul de folosire a spațiului:

depozite pe orizontală (suprafață mare);

depozite pe verticală (suprafață mică, oferă o mai bună utilizare a spațiului);

După gradul de mecanizare a mișcării mărfurilor:

depozite manuale;

depozite parțial automatizate;

depozite cu mecanizare complexă;

depozite automatizate;

Dupa modul de depozitare a produselor

depozite fără palete cu depozitare în stivă sau în bloc (cantități mari în sortiment restrâns) sau în rafturi sau stelaje (sortiment complex);

depozite cu depozitare paletizată în stivă sau în bloc (palete suprapuse) sau în mobilier tehnologic (stelaje); [2]

Considerații privind manipularea mărfurilor

Din punct de vedere logistic, traseul pe care îl parcurg bunurile materiale, de la locul unde se produc la locul de utilizare sau desfacere, comportă trei categorii de activități strâns legate între ele, și anume:

transportul;

manipulările succesive, prin care se realizează încărcarea, descărcarea;

depozitarea.

În structura prețului de cost al unui produs, partea aferentă transportului este mai redusă în raport cu cheltuielile pentru manipulare: 3-10% față de 15-70%.

Pentru a mari eficiența economică a sistemului logistic, este necesar a se acționa pentru micșorarea cheltuielilor legate de operațiile de manipulare.

Reducerea cheltuielilor de manipulare se poate realiza prin:

creșterea mărimii unităților de încărcătură;

reducerea numărului de manipulări;

mărirea productivității activităților de manipulare, prin mecanizarea operațiilor de încărcare descărcare si depozitare, realizând în final circuite integrate.

Formarea unităților de încărcătură constă în gruparea mărfurilor în loturi convenabil constituite, pentru a putea fi manipulate, depozitate si transportate, fără a fi dezmembrate, indiferent de mijlocul de transport, procedeu sau utilajul folosit pentru aceste operații.

Realizarea unui sistem eficient de unități de încărcătură pe întregul lanț de transport si depozitare impune ca dimensiunile unităților de încărcătură să fie corelate cu gabaritul mijloacelor de transport, a utilajelor de manipulare, cu dimensiunle caracteritice spațiului de depozitare.

Crearea unor sisteme de dimensiuni bazate pe module se obține prin standardizarea dimensiunilor ambalajelor si a unitatilor de încărcătură. În acest domeniu s-au realizat in ultimii ani progrese substanțiale, obținându-se efecte economice deosebit de favorabile, in special in ceea ce privește paletizarea si containerizarea.

Alternativele strategice de manipulare a mărfurilor aflate la dispoziția firmei privesc opțiunea pentru sisteme:

a) mecanizate;

b) semiautomatizate;

c) automatizate;

d) informatizate.

a) Manipularea mecanizată a mărfurilor. Echipamentele de manipulare din această categorie pot fi grupate în cărucioare, motostivuitoare și benzi rulante.

Cărucioarele manuale au fost primele utilaje de manipulare a mărfurilor. Ele sunt folosite și azi pentru deplasarea mărfurilor de masă redusă pe distanțe scurte. Manipularea unui volum mai mare de mărfuri impune folosirea unor cărucioare motorizate, unele dintre acestea sunt proiectate să transporte și operatorul, în timp ce în cazul altora operatorul se deplasează în față sau în spatele căruciorului. Cărucioarelor motorizate le poate fi atașată o remorcă, ceea ce mărește considerabil volumul mărfurilor ce pot fi manipulate.

O altă categorie de echipamente care asigură manipularea mecanizată a mărfurilor este cea a paleților rulanți. Denumiți și paleți pe roți, ei sunt de fapt o combinație între cărucioare și paleți.

Motostivuitoarele sunt echipamente esențiale manipulării paleților și containerelor. Pe lângă transportul mărfurilor, motostivuitoarele pot deplasa mărfurile și în plan vertical, ridicând paleții la înălțimi mari și asigurând în acest fel o utilizare eficientă a spațiului de depozitare.

Cabinele deplasabile sunt proiectate pentru ridicarea mărfurilor la înălțimi mari, când distanta redusă între rânduri nu permite folosirea motostivuitoarelor. În unele cazuri aceste utilaje sunt dotate cu cabine pentru operator, care se deplasează odată cu mărfurile. Avantajul acestor echipamente este că oferă posibilitatea identificării conținutului unor paleți depozitați la mare înălțime.

În sfârșit, macaralele pentru depozitare sunt fixate între două șine, una situată la sol și una pe tavanul construcției. Ele permit ridicarea unor încărcături de 2 tone la peste 20 de m înălțime.

b) Manipularea semiautomatizată a mărfurilor. Cele mai comune echipamente de manipulare semiautomatizată sunt sistemele de vehicule ghidate automat (VGA) și benzile rulante.

VGA-urile indeplinesc aceleași operațiuni de manipulare ca și cărucioarele pe șină, dar spre deosebire de acestea nu necesită un operator. Costul de operare a acestor sisteme este mai mic decat în cazul unor sisteme care presupun prezența unui operator uman.

În ce priveste benzile rulante, ele asigură un flux continuu al mărfurilor deplasate, spre deosebire de celelalte utilaje care realizează o deplasare individuală. Benzile rulante reprezintă de asemenea cea mai ieftină modalitate de asigurare a deplasării mărfurilor. În plus, folosirea benzilor rulante permite operațiuni de grupare, sortare sau acumulare a mărfurilor, facilitând formarea sortimentelor de mărfuri sau derularea altor operațiuni precum etichetarea sau ambalarea produselor.

c) Manipularea automatizată a mărfurilor. Tehnologia necesară manipulării automatizate a mărfurilor există de mai bine de 20 de ani. Costurile ridicate au împiedicat însă folosirea conceptului pe scară largă.

d) Manipularea informatizată a mărfurilor. Este un concept nou, care nu a depășit încă faza de testare. Atractivitatea conceptului este dată de combinarea avantajelor sistemelor automatizate cu cele oferite de flexibilitatea manipulării mecanice a mărfurilor, cu investiții mult mai mici decât în cazul unui depozit automatizat. Proiectul unui astfel de depozit este similar cu cel al unui depozit mecanizat. Manipularea mărfurilor se face cu motostivuitoare controlate de echipamente electronice moderne.

În cazul acestor depozite planificarea operațiilor de depozitare se realizează automatizat de către un calculator performant. Fiecare motostivuitor dispune de un microprocesor propriu și de echipamente de comunicație care îi permit o legatură permanentă cu unitatea centrală care dispune ce operații trebuie efectuate de fiecare motostivuitor în parte.

Având în vedere varietatea mare de produse (solide sau lichide, acide sau baze, în vrac, în bucăți mari sau mici, grele sau voluminoase, în stare granulată sau pulverulentă, saci, colete, butelii, containere în grămezi, în stive, paletizate sau nu etc.) mașinile și echipamentele destinate manipulării mărfurilor au evoluat și s-au diversificat într-o gamă variată.

Marfa vrac este marfa neambalată care se încarcă/descarcă în mod fluid formând un taluz natural. Marfa vrac în unități mici se numeste neovrac sau semivrac și în această categorie intră: cheresteaua , scânduri, floarea soarelui, lingouri de fontă etc.

După alte clasificări marfa vrac se împarte în:

vrac principal ( minereu de fier, cărbune, cereale, bauxită fosfați);

vrac secundar (zahăr, sare, sulf etc.) ;

În cazul transportului maritim și fluvial mărfurile solide în vrac de natură omogenă sunt clasificate astfel:

majore (minereu de fier, cărbune, cereale );

minore (bauxită, fosfații, sarea);

semifinite (produse lemnoase și produsele metalurgice);

Mașinile și instalațiile pentru manipularea mărfurilor sunt utilizate pentru deplasarea unor sarcini între limitele unui spațiu închis sau deschis (într-o secție, o fabrică, o uzină, un șantier, un punct de depozitare sau de transbordare etc.)

Spre deosebire de mijloacele pentru transportul la distanță (rutier, feroviar, naval și aerian) care se utilizează pentru deplasarea sarcinilor pe distanțe mari, mijloacele de ridicat și de transportat deplasează sarcinile pe distanțe relativ scurte, corespunzătoare spațiilor închise sau deschise pe care le deservesc. Practic, aceste distanțe nu depășesc cateva zeci sau sute de metri și numai în anumite cazuri, pentru asigurarea unei comunicații permanente de produse între două sau mai multe puncte legate printr-un proces de producție, ele pot atinge mii de metri.

Manipularea poate fi realizată manual, mecanizat sau automatizat.

Manipularea manuală se realizează în acele puncte de încărcare sau descărcare în care volumul mărfurilor de manipulat este mic, iar specificul acestor mărfuri permite operarea cu ajutorul brațelor (au volum și masă mică, ambalaje nepericuloase și fără risc de vătămare). La manipularea manuală a mărfurilor sunt necesare unelte și alte mijloace ajutătoare: lopeți, furci, răngi, chingi, frânghii, podețe etc.

Manipularea manuală se poate executa și în paralel cu manipularea mecanizată, în locurile de încărcare descărcare în care nu se poate introduce o mecanizare completă.

Pentru mecanizarea lucrărilor de încărcare, transbordare, transvazare și descărcare se utilizează mecanisme, utilaje și instalații.

Clasificarea acestora se poate face după mai multe criterii:

În funcție de mișcarea posibilă a sarcinii, mijloacele de manipulare pot fi:

cu mișcare de translație (macaralele-capră, autostivuitoarele, ascensoarele, transportoarele cu bandă etc.);

cu mișcări combinate de translație și rotație (de exemplu, excavatoare, automacarale, autoîncărcătoare etc.)

În funcție de direcția deplasării, avem mijloace de manipulare:

pe verticală;

pe orizontală;

sub un anumit unghi;

combinată.

După regimul de lucru, avem utilaje de manipulare:

cu acționare discontinuă, la care pentru încărcarea sau descărcarea încărcăturii sunt necesare un număr oarecare de porniri și opriri, inclusiv deplasarea încărcăturii, în cadrul unui ciclu complet de lucru al utilajului respectiv (stivuitoare, escavatoare, automacarale etc.)

cu acționare continuă, la care încărcătura se deplasează în mod continuu, de la punctul de încărcare la punctul de descărcare (transportoare cu bandă)

După operațiile realizate, avem:

mașini și instalații de ridicat: mecanisme de ridicat (sunt mijloace de ridicat de complexitate redusă, cu acțiune periodică și care în general au un singur mecanism, cel de ridicare (vinciuri și cricuri cu cremalieră, cu șurub, hidraulice; palane manuale și electropalane; platforme ridicătoare manuale etc.); macarale, care sunt instalații de ridicat utilizate la manipularea sarcinii prin ridicarea neghidată pe verticală și deplasarea pe orizontală; ascensoare, care sunt mașini cu acțiune periodică, destinate pentru ridicarea sarcinilor pe ghidaje.

instalații de transport continuu: transportoare, destinate deplasării sarcinilor pe o traiectorie determinată, prin acționarea mecanică continuă a organului lor activ, cu organ flexibil (transportoare cu bandă; transportoare cu plăci; transportoare cu lanț; transportoare cu raclete; transportoare cu cupe; transportoare suspendate; scări rulante) fără organ flexibil (transportoare gravitaționale; transportoare cu rulouri; transportoare elicoidale sau șnecuri; transportoare oscilante; tuburi rotitoare pentru transport); transbordoarele – mecanisme deplasabile cu acțiune continuă, destinate lucrărilor de încărcare-descărcare a sarcinilor sub formă de mase granuloase (transportoare deplasabile; încărcători mecanici; încărcători auto); dispozitive auxiliare, care sunt destinate să deservească funcționarea diferitelor categorii de mașini de transportat: planuri înclinate, buncăre, închizători, alimentatori, descărcători de buncăre, cântare etc.

instalații pentru transporturi terestre și suspendate: cărucioare fără șine, destinate deplasării sarcinilor pe căi fără șine (cărucioare manuale; electrocare; motostivuitoare; electrostivuitoare); instalații de manevră și deplasare prin rulare destinate pentru deplasarea în interiorul unității a vagoanelor și vagonetelor de cale ferată (cabestane; trolii de manevră; platforme turnante; dispozitive de întoarcere); căile suspendate, destinate pentru deplasarea pe căi suspendate (șine, cabluri) a unor cărucioare care poartă sarcina.

1.3 Echipamente de transport cu funcționare intermitentă

Dezvoltările tehnologice actuale au dat posibilitatea apariției unor noi generații de echipamente pentru formarea unităților de încărcare, transport, manipulare și depozitare.

Echipamentele pentru manipularea mărfurilor sunt folosite pentru transportul materialelor pe traiectorii variate pe distanțe de transport reduse. De regulă, mișcarea se realizează intermitent, pe orizontală, însă există și echipamente de manipulare cu posibilități de ridicare pe verticală. Dintre acestea, frecvent utilizate pentru manipularea mărfurilor se utilizează:

cărucioare manuale;

moto/electrocare;

cărucioare stivuitoare;

moto/electrostivuitoare;

Cărucioarele, constituie unul dintre cele mai simple și necostisitoare echipamente pentru transportul materialelor, folosite pentru încărcături mici și distanțe scurte. Există o multitudine de soluții constructive, dintre care cele mai uzuale sunt cărucioarele cu două roți (figura 1.1.a, sarcina este înclinată pe durata transportului), căruciorul cu platformă și fǎră mânere (figura 1.1.b), cărucioare cu patru sau mai multe roți și cu mânere (figura 1.1.c), cu obloane pentru protejarea sarcinilor (figura 1.1.d),

Figura 1.1 Carucioare de mana

cu doua roti; b) cu platforma fara manere; c) cu manere; d) cu obloane

Cărucioarele cu cric (transpaletele), în comparație cu cele obișnuite, ies în evidență, în cazurile în care este necesară efectuarea mai multor operații de manipulare în timpul întregului proces de lucru, ca de exemplu: transportarea sarcinii de la stive aflate la etaje diferite ale depozitului: transportul pe orizontală, coborârea între etaje, aducerea la cântar și la locul de expediție. Acestea sunt utilizate pentru încărcarea, manevrarea și transportul produselor asigurând reducerea numărului de manipulări. Transpaletele pot fi acționate manual (Figura. 1.2.a) sau acționate electric atât pentru transport cat si pentru ridicare (Figura. 1.2.b).

Figura 1.2 Cărucior cu cric

cu actionare manuala; b) cu actionare electrica

Stivuitoarele, extind posibilitățile de ridicare ale cricurilor cu palete în vederea amplasării și stocării sarcinilor în depozite (figura 1.3). Cu ajutorul acestor echipamente paletele pot fi ridicate, depozitate și transportate pe distanțe scurte. Operatorul se deplasează în urma stivuitorului impingându-1. Se folosește pentru volum mic de mărfuri, deplasate pe distanțe scurte și ridicate la înălțimi mici. Există soluții constructive la care ridicarea sarcinii și/sau transportul este acționat electric (figura 1.4)

Vehiculele industriale conduse de operatorul de pe vehicul, sunt folosite pentru transport pe distanțe mai lungi decât vehiculele acționate manual, facilitând transportul sarcinilor mari. Din această categorie fac parte transportoarele pentru palete, transportoarele cu platformă, electrocarele, vehiculele de transport pentru personal, stivuitoarele, încărcătorul lateral vehiculele pentru aprovizionarea la comandă.

Transportoarele pentru palete (figura 1.5), extind capabilitatea de transport a cricurilor pentru palete, fiind folosite atunci când distanțele sunt prea mari pentru a fi parcurse pe jos.

Transportoarele cu platformă (figura 1.6) au construcția similară cu cea a transportoarelor pentru palete, însă în locul furcilor de ridicare și susținere a paletelor se află o platformă pentru încărcătură. Trebuie deservite de utilaje de încărcare și descărcare.

Stivuitoarele cu furci și contragreutate, sunt destinate ridicări și depunerii paletelor sau al diferitelor produse pe rafturile magaziilor sau în mijloacele de transport precum și transportului acestora pe distanțe mici. Vehiculele sunt proiectate să opereze în spații strâmte, având manevrabilitate ridicată. Spațiul de întoarcere este de 2,7-3,3 m, fiind mai manevrabile decât stivuitoarele cu consolă și stivuitoarele cu pantograf pentru spații înguste. Echilibrarea sarcinii ridicate este asigurată de contragreutatea stivuitorului. Există două clase de stivuitoare cu furci: motostivuitoarele și electrostivuitoarele.

Electrostivuitoarele și motostivuitoarele pot fi echipate cu diferite dispozitive auxiliare de prindere și manipulare în vederea prinderii sau manipulării sarcinilor în condiții cât mai eficiente și a efectuării celor mai diverse manipulări.

Dintre acestea se enumeră:

dispozitivul de rulare pentru furci;

cleștele pentru prinderea butoaielor;

cleștele pentru prinderea mărfurilor pachetizate;

cleștele pentru prinderea buștenilor;

clește rotativ cu gheare;

clește pentru suluri de hârtie;

dispozitive cu furci reglabile;

dornuri pentru colaci;

prelungitorul pentru furci;

dispozitivul cu furci pentru sarcini lungi; [3]

1.4 Echipamente de transport continuu

Instalațiile de transport continuu (transportoarele) cu element flexibil de tracțiune, au cea mai largă utilizare în manipularea sarcinilor. Specific transportoarelor cu element flexibil, este prezența organului flexibil de tracțiune, care execută mișcarea continuu, primită de la dispozitivul de acționare, pe o traiectorie determinată. Traiectoria mișcării principale, poate fi orizontală (transportoare cu bandă), pe plan înclinat (transportoare cu bandă, suspendate) și pe verticală (elevatoare). Punctele de încărcare și descărcare a sarcinilor sunt fixe.

Transportoarele cu element flexibil, sunt utilizate în liniile tehnologice cu grad avansat de automatizare, pentru alimentarea posturilor de lucru și transferul ansamblurilor și subansamblurilor în procesul tehnologic. Alegerea variantei optime este determinată de criterii constructive, funcționale și economice.

Elementul flexibil de tracțiune poate fi: banda, lanțul ori cablul, natura elementului flexibil de tracțiune, determinând tipul transportorului.

1.4.1Transportoare cu bandă

Transportorul cu bandă este unul dintre cele mai răspândite tipuri de instalații de transport continuu, fiind destinat atât pentru deplasarea sarcinilor granuloase cât și pentru deplasarea sarcinilor individuale. Transportorul cu bandă se folosește pentru deplasarea orizontală sau înclinată, sub un unghi care nu trebuie să fie mai mare decât unghiul pentru care sarcinile ce se deplasează încep să alunece pe bandă sub propria greutate. El se compune din următoarele părți principale (fig.1.9): elementul flexibil care este banda de transport 1, ghidată de rolele de susținere pe partea plină și goală 2, tobele de acționare 4, toba de întoarcere 6, dispozitivul de întindere 5, dispozitivul de alimentare 7, dispozitivul de descărcare 3 și structura de traseu. Structura de traseu, este determinată de forma de albiere a benzii și asigură susținerea organului flexibil de tracțiune prin intermediul rolelor. Ramura încărcată a benzii fiind cea superioară ghidarea se poate face prin dispozitive de susținere cu o rolă (fig.1.10.a), în formă de jgheab cu două role (fig.1.10.b), trei role (fig.1.10.c), sau mai multe role.

Când reazemul are o singură rolă el este drept și banda are o formă plată, când el este alcătuit din două, sau mai multe role care se rotesc pe axele așezate sub un unghi oarecare una față de alta, banda capătă forma unui jgheab. Avantajul întrebuințării pentru ramura de lucru a unui reazem cu role în formă de jgheab, constă în creșterea productivității transportorului datorită măririi secțiunii curentului de material transportat, comparativ cu cel cu reazem drept. Dintre diferitele construcții ale legăturii dintre role, cel mai bine se comportă cea cu element de lanț cu eclise.

Rolele cu ax flexibil pot avea axul din cablu de oțel, din oțel rotund sau din corzi de fibre artificiale pe care sunt fixate discuri din neopren, cauciuc sau aluminiu. Distanța dintre primele trei discuri de la capetele rolei este micșorată pentru a proteja marginea benzii. Se întâlnesc și role cu ax flexibil din cablu îmbrăcat într-o nervură spirală de cauciuc, care se înfășoară în sensuri opuse pe cele două jumătăți ale rolei, contribuind la centrarea automată a benzii. Rolele cu ax flexibil prezintă următoarele avantaje față de cele din țeava: dau formă de albie benzii fără linii de frângere ceea ce reduce uzura benzii; trecerea bucăților mari peste role se face fără lovituri, ceea ce protejează banda; forma transversală de arc a benzii după o rază optimă asigură o secțiune mare a curentului de material; banda se autocentrează mai bine decât în cazul suprafețelor cu trei role.

Rolele de pe ramura goală în afară de cele din țeava cu suprafața netedă, mai pot fi și din țeava sau ax pe care sunt montate inele de cauciuc sau din material plastic sau se înfășoară o spirală. Față de rolele din țeava cu suprafața netedă, aceste role au avantajul că sunt mai ușoare, mai ieftine și contribuie la curățirea benzii care are și mișcări transversale. Pentru a curăța întreaga suprafață a benzii discurile sunt fixate pe role consecutive cu 12 – 15 mm deplasate lateral față de discurile rolei anterioare. Rosele cu nervură sau arc elicoidal care sunt înfășurate pe cele două jumătăți în sens invers, mai prezintă avantajul că ajută și la centrarea benzii; Dezavantajul acestor role este că cele cu discuri și cu nervuri elicoidale se curăță greu dacă pe ele se lipește material, iar în cazul când nu se rotesc, discurile și nervurile prin tocire își formează muchii tăietoare.

Rolele de pe ramura goală se montează de obicei câte una, iar la lățimi ale benzii de peste 1 m. se întâlnesc montate și câte două cu un unghi de înclinare de 10-120, care ajută centrarea benzii și dă rigiditate acesteia.

Pentru a micșora uzura benzii datorată îndoirii sub formă de albie, în practică înclinarea rolelor laterale este de cea 25 – 35°. În cazul benzilor cu flexibilitate transversală mare cum sunt cele cu inserții din fibre artificiale și cele cu cabluri din oțel se recomandă mărirea unghiului de înclinare a rolelor laterale până la 40 – 45°, în scopul creșterii debitului transportorului. Când banda are formă de albie, atât înainte cât și după tobe este necesară o trecere treptată de la forma de albie la cea plată și invers pentru a reduce tensiunile suplimentare care apar în marginile benzii și respectiv uzura acesteia.

Pentru centrarea benzii se folosesc suporți ficși cu role laterale înclinate înainte, suporți oscilanți și role deflectoare. Suporții ficși au rolele laterale înclinate diagonal înainte cu 2 – 3° față de axul suportului , montați la 5…10 m.

1.4.2 Elevatoare cu cupe

Elevatoarele cu cupe sunt instalații destinate tranportului pe verticală (fig. 1.11), sau apropiată de verticală. Au în componență o roată de activare (1), organul flexibil de tracțiune (2), cupe (3), secțiunile de încărcare (5) și descărcare (4), construcția metalică (6).

Organul de tracțiune flexibil poate fi lanjul sau bara la care se fixează rigid cuplele. Utilizarea benzii ca element flexibil de tracțiune, este mai avantajoasă, elevatorul având greutate mai mică, asigură viteze mari de transport și funcționare silențioasă. Prezintă însă dezavantajul unei rezistențe reduse și limitarea înălțimilor de ridicare. Cupele pot fi montate alăturat sau distanțat având forme și dimensiuni determinate de natura materialului transportat și metoda de descărcare: pentru sarcini individuale în bucăți; pentru sarcini granuloase.

Cupele rotunjite adânci se recomandă pentru transportul sarcinilor cu granulație mică și care curg ușor. Cupele rotunjite cu adâncime redusă sunt recomandate la transportul sarcinilor cu tendință de lipire și care curg greu. Cele ascuțite la partea inferioară, se utilizează la elevatoarele cu sistem de descărcare gravitațională dirijat. Încărcarea cupelor se poate face fie prin căderea materialului pe jgheaburi, sau pe plan înclinat direct în cupe (fig. 1.12.a), sau prin culegerea materialului de către cupe de la partea inferioară a elevatorului (fig. 1.12.b).

Descărcarea se face pe la capătul superior:

metoda centrifugală (fig.1.12.c) prin aruncarea materialului din cupe sub acțiunea forței centrifuge, caracteristică elevetoarelor cu mers rapid;

metoda gravitațională (fig. 1.12.d,e), caracteristică elevatoarelor cu mers încet.

Metoda de descărcare gravitațională poate fi liberă sau dirijată. Descărcarea gravitațională liberă (fig.1.12.e) se recomandă pentru sarcini care curg ușor și sunt transportate cu cupe rotunjite. La descărcarea gravitațională dirijată, (fig. 1.12.d) sub acțiunea unui dispozitiv de construcție specială, cupele sunt astfel antrenate încât materialul este dirijat spre jghebul de evacuare, fiind necesară devierea organului de tracțiune flexibil în zona de întoarcere. Materialele mărunte care se varsă ușor, cu abrazivitate redusă, admit viteze mari de transport, pentru care se utilizează elevatoare rapide, ale căror cupe se încarcă prin apucare și se descarcă sub acțiunea forței centrifuge.

1.4.3 Transportoare cu raclete

Transportoarele cu raclete sunt utilizate pentru manipularea sarcinilor vărsate de orice granulație. Nu se pot utiliza la transportul materialelor care prin fărâmițare își pierd proprietățile și a celor cu tendințe de aderare prin lipire la pereții jgheabului transportorului. Transportoarele cu raclete pot fi cu ramura superioară încărcată sau cu ramura inferioară încărcată. Deplasarea materialului este asigurată de racletele 2, sub acțiunea organului flexibil de tracțiune 3, antrenat de dispozitivul de acționare 4 (fig.1.13).

Întinderea este realizată sub acțiunea dispozitivului de întindere 1. Organul flexibil de tracțiune este lanțul, care funcționează în condiții grele de lucru, supuse la solicitări și lovituri de 6-7 ori mai mari decât sarcina normală și o puternică uzură de frecare și coroziune. Transportoarele pot avea unul, două sau trei lanțuri. Utilizarea cea mai mare o au transportoarele cu două laturi amplasate la capetele racletelor și care se deplasează pe ghidajele jgheaburilor. Chiar și în cazul folosirii a două lanțuri, repartizarea sarcinilor între lanțuri este neuniformă iar când au loc agățări și blocări forța de tracțiune este preluată numai de un lanț.

Transportoarele cu un lanț, asigură raze mici de curbură (chiar curburi cu deviere la 90°), și curburi diferite de o parte și de alta (șerpuire), folosește întreaga rezistență a organului de tracțiune, reduce uzura și frecvența ruperii lanțului, etc.

Principalul dezavantaj al transportorului cu un lanț este că racleta neavând stabilitate mare, poate căpăta poziții diagonale, când capetele ei întâmpină rezistențe mari, la trecerea prin ghidajele jgheaburilor. Racletele se execută forjate prin matrițare sau din tablă de oțel și se tratează termic în scopul de a le asigura o rezistență cât mai mare la încovoiere și uzură, la o masă cât mai mică. Forma racletelor trebuie să permită trecerea ușoară peste îmbinările jgheaburilor și stelele de acționare, să opună rezistență cât mai mică la trecerea prin ghidaje, să curețe materialul lipit pe jgheab, să nu antreneze la descărcare sarcinile mărunte sub transportor pe ramura goală, să aibă stabilitate transversală, etc.

Racletele transportoarelor ce lucrează pe planuri cu înclinații mari, trebuie să aibe înălțimea mai mare decât cea normală pentru a nu permite materialului să cadă.

Jgheaburile se construiesc din tronsoane, a căror îmbinare trebuie să permită devierei acestora în plan vertical și orizontal, dar care trebuie diminuate în vederea reducerii uzurii lanțurilor și jgheaburilor. Lățimea jgheabului este determinată de caracteristicile transportorului, prin dimensiunea particulelor de material transportat (materiale sortate sau nesortate).

Capul de descărcare reprezintă întotdeauna și capul de acționare, putând exista grupuri de acționare și la capătul de întoarcere.

Acționarea transportorului cu raclete se face cel mai des electric datorită simplității și robusteței. Se utilizează și acționările hidraulice care asigură porniri line și posibilități de reglare ușoară a vitezei, dar prezintă dezavantaje legate de gabarit, cost, întreținere, etc. Întinderea lanțurilor se face cu o forță controlată, altfel pot apare sarcini dinamice, porniri greoaie, uzuri avansate, etc. Viteza, parametru funcțional de bază la dimensionarea transportorului, este determinată de tipul acestuia și natura materialului transportat (0.5…1,0, m/s).

1.4.4 Transportoare elicoidale

Transportoarele elicoidale denumite și snecuri, asigură deplasarea sarcinilor turnate într-un jgheab închis, împins de suprafața elicoidală a șnecului, care produce forța axială de transport. Se folosesc la transportul materialelor pe orizontală, pe plan înclinat și vertical, fiind echipamente simple, ieftine și ușor de exploatat. Asigură transportul fără pierderi, datorită construcției închise, cu posibilitatea încărcării și descărcării în diferite puncte ale traseului. Prezintă dezavantajul unui consum mare energetic, uzură pronunțată a elementelor componente sensibilitate la suprasarcini și produce mărunțirea materialului în timpul transportului.

Materialul se introduce prin dispozitivul de alimentare 1, în jgheabul închis 2, în care se rotește arborele 3, pe care se montează spirala elicoidală (melcul) 4 (fig.1.14).

Descărcarea materialului se face prin orificiul 5. La rotirea arborelui, materialul dintre spirale elicoidale, este obligat să se deplaseze elicoidal datorită greutății propri și frecării de peretele jgheabului.

Melcul poate fi construit din spirale complete (fig.1.15.a), din palete dispuse după o elice (fig.1.15b), sau cu spire cu suprafața continuă dar cu margine profilată (fig.1.15.c) acționand numai pe o anumită lățime, folosite la transportul materialelor lipicioase sau care trebuiesc amestecate în timpul transportului. Uzual melcul se construiește cu un singur început, cu diametre de 100…700 mm montându-se cu un interstițiu între spire și jgheab de pană la 10 mm. [4], [5]

1.4.5 Transportoare pneumatice

Principiul transportorului pneumatic constă în introducerea materialului într-un curent de aer și transportarea lui de către acest curent până la locul de destinație, unde este separat de aer. Pentru deplasarea corpurilor solide ( materiale vărsate, pulverulente) într-un mediu de aer, trebuie ca între extremitățile conductei să existe o diferență de presiune, care creează un curent de aer cu o viteză mai mare decât viteza la care materialul plutește în aer.

Transportoarele pneumatice prezintă o serie de avantaje și anume: asigură etanșeitatea echipamentului înlăturând pierderile de material; asigura condiții superioare de protecție a muncii ; sunt compacte, iar conductele pot urmării trasee complexe ca formă în spațiu; procesul de încărcare și descărcare se poate automatiza; se poate realiza transport la distanțe destul de mari (până la 2 km, la transportoarele fixe și 50 m la transportoarele mobile) și înălțimi de ridicare până la 100 m; cheltuieli mici de exploatare și întreținere; permit o combinare a transportului materialelor cu operații tehnologice.

Dezavantajele acestor transportoare sunt: consum relativ mare de energie cca. (1…4) kW/h aproximativ de 16 ori mai mare; uzarea rapidă a pieselor în cazul transportului materialelor abrazive; necesitatea purificării aerului uzat înainte de evacuarea lui în atmosfera; transportoarele sunt complexe și scumpe.

În funcție de modul de creare a mișcării aerului prin conducte , transportoarele pneumatice sunt:

– cu aspirație (figura 1.16), se compune din pompa de vid 1 (centrifugă sau cu piston) care produce la capătul conductei, în dreptul punctului de descărcare, o presiune sub cea atmosferică; gurile de aspirație , sorburile 2, prin care este aspirat aerul din atmosfera, sorburile 9 pentru material, conductele 3, separatorul 4, în care viteza curentului de aer scade brusc și particulele de material se depun în mare parte la baza separatorului, de unde prin gura de golire 5, prevăzute cu o ecluză (roată celulară) care asigura etanșeitatea, descarcă la locul de utilizare. Instalația este prevăzută de asemenea cu filtrul 6 în care se depune restul de material , care se descarcă prin ecluza 7; din coșul 8 de evacuare a aerului în atmosfera. Transportorul se poate folosi la încărcături ușoare și distanțe de transport mici , deoarece depresiunea realizată este de ordinal (0,4…0,5). Transportoarele pneumatice prin aspirație permit absorbția materialului din mai multe puncte și descărcarea într-unul singur.

– cu refulare (figura 1.17). Transportorul se compune din compresorul 1, rezervorul de aer 2 pentru egalizarea presiunii, alimentatorul cu material 3 prevăzut cu dispozitiv pentru reglarea debitului, conducte metalice de refulare 4, separatoarele 5, prevăzute cu gurile de descărcare 8 și conductele de evacuare a aerului 9.

Materialul pulverulent introdus în conductă, din pâlnia de alimentare, cu ajutorul unor roți celulare este antrenat de aerul refulat de compresor, care trebuie să aibă o anumită viteză. În separator viteza aerului se micșorează brusc și materialul se depune, putând fi evacuate prin gura de descărcare. Restul particulelor care mai sunt antrenate de aer, se depun în filtru, iar aerul curat este evacuat în atmosferă.

Aceste transportoare sunt recomandate pentru încărcarea materialului dintr-un punct și descărcarea lui în mai multe puncte, folosindu-se conducte ramificate. Deoarece presiunea din conducte este mai mare ( 6∙ ) aceste transportoare se pot folosi la transportul materialelor mai grele și pe distanțe mai mari.

– mixte (figura 1.18). Acestea funcționează prin aspirație pe o parte și prin refulare pe cealaltă parte, ambele părți lucrând cu același exhaustor. Se compune din gură de aspirație 1 (sorbul), conductele de aspirație 2, separatorul 3 cu gură de de descarcare 4, filtrul 5 cu gură de descărcare 6, exhaustorul 7, rezervorul egalizator 8, separatorul 9 cu gură de descărcare 10, filtrul 11 cu gură de descărcare 12 și conductele de evacuare a aerului în atmosfera 13.

Instalația permite absorbția din mai multe puncte și descărcarea într-unul sau mai multe puncte. Materialul transportat prin aspirație și depus în separatorul 3 este introdus din nou în conducta de suprapresiune și transportat la separatorul 9, din care se descarcă în locul indicat. Înainte de a fi aspirat de exhaustorul 7 aerul este curățat în filtrul 5.

1.5 Mașini și instalații de ridicat

Excavatoare mecanice cu acțiune ciclică cu cupă tip graifăr.

Excavatoarele cu echipament de graifăr sunt destinate să execute lucrări de săpat în terenuri de categoria I-III și operații de încărcare a materialelor în vrac (nisip, var, piatră spartă, cereale, rădăcinoase etc.)

Excavatoarele mecanice cu echipament de graifăr sunt realizate pe structura excavatoarelor draglină și se deosebesc de acestea numai prin constucția cupei.

Cupa-graifăr este alcătuită din două sau mai multe fălci legate între ele prin articulație centrală, prevăzută cu scripeți (10) . Marginile superioare ale fălcilor, prevăzute cu niște urechi, se îmbină articulat, prin intermediul pârghiilor (11), cu articulația superioară (12), prevăzută de asemenea cu scripeți. Cablul (3) de închidere a fălcilor, după ce trece peste capătul brațului, este înfășurat pe una din tobele mecanismului de ridicare. Cablul (2) de ridicare este fixat cu un capăt de articulația superioară iar cu celălalt de a doua tobă a mecanismului de ridicare.

Pentru a evita rotirea cupei în aer , echipamentul este prevăzut cu un cablu suplimentar (5) și un dispozitiv de întindere, format din role și contragreutăți, care glisează în interiorul brațului.

Prin slăbirea cablului (3) de închidere, articulația (9) coboară sub greutatea proprie și fălcile se deschid. Slăbind cablul de ridicare (2), cupa deschisă coboară cu viteză ridicată și sub acțiunea greutății proprii dinții acesteia pătrund în sol. Prin acționarea cablului de închidere (3) are loc săparea. După care, cupa este închisă și urmează ridicarea acesteia prin înfășurarea concomitentă a cablurilor de ridicare și de închidere. Descărcarea cupei se face prin slăbirea cablului de închidere. Cupele graifăr sunt de diferite construcții, în funcție de destinație și anume: cupe de săpare și de încărcare cu dinți sau cuțite, cupe cu fălci multiple ( cu petale sau cu gheare) etc.

Încărcătoarele frontale

Încărcătoarele frontale fac parte din categoria autovehiculelor speciale, destinate să execute lucrări tehnologice din diferite domenii de activitate cum ar fi:

în agricultură, pentru încărcarea și descărcarea pământului, materialelor pulverulente (cereale, îngrășăminte etc.);

în construcție, pentru încărcarea și descărcarea agregatelor , nisipurilor, molozului rezultat din demolări etc.;

în silvicultură, prin echiparea cu organe de lucru specifice pentru încărcarea și descărcarea bustenilor;

în industrie, pentru încărcarea și descărcarea materialelor pulverulente din turnătorii, a deșeurilor metalice, lemnoase sau din materiale plastice etc.;

în exploatări miniere, cariere și balastiere;

Încărcătoarele frontale prin construcția lor se caracterizează printr-o mobilitate ridicată și viteze mari de lucru. Aceste avantaje sunt amplificate prin folosirea conceptelor moderne de acționare hidrostatică a mecanismelor și echipamentelor.

Procesul de lucru al încărcătoarelor frontale este asemenea celui realizat de excavatoare și buldozere. Astfel, cupa acestora poate executa mișcări după traiectorii asemănătoare cupei drepte a unui excavator sau poate executa săparea și nivelarea concomitentă a terenului ca și lama de buldozer.

Încărcătoarele frontale sunt utilaje complexe care include două ansamble distincte: tractorul și echipamentul de lucru.

Tractoarele pe care sunt montate echipamentele de lucru de tipul încărcător monocupa trebuie să satisfacă următoarele cerințe:

să aibă o gama mare de viteze pentru deplasare, în lucru, pentru săpare și umplerea cupei de 0,5-5,0 km; iar pentru deplasarea de la un punct de lucru la altul de 15-30 km.

să permită o manevrabilitate ridicată;

să aibă stabilitate în plan longitudinal și transversal pe terenuri în pante de până la 9;

mecanismul pentru transmiterea fluxului energetic să aibă intercalat un inversor de sens;

acționarea mecanismelor și echipamentelor să fie sigură și durata ciclului de lucru să fie redusă.

Pentru realizarea obiectivelor de mai sus constructorii de utilaje folosesc diferite soluții tehnice performante pentru a transmite fluxul energetic de la motor la sistemul de rulare în funcție de mărimea încărcătorului frontal și anume:

pentru încărcătoarele frontale de mărime mijlocie și destinate să realizeze lucrări de săpare-încărcare-descărcare, transmiterea fluxului energetic de la motor la roțile motoare se realizează prin soluții tehnice combinate și anume: hidrostatic-mecanic. Motorul termic în aceste condiții, acționează un grup de pompe, care conțin 1 sau 2 pompe cu pistoane axiale și cu debit variabil, iar acesta va alimenta la presiune și debit variabil motorul hidrostatic al cutiei de viteză. Soluția tehnică de acționare hidrostatică permite utilizarea unor cutii de viteze simple cu număr mic de trepte de viteză;

pentru încărcătoarele frontale, cu caracteristici tehnice performante, transmiterea fluxului energetic de la motor la roțile motoare se realizează cu transmisii hidrodinamice și cu cuplarea treptelor de viteză sub sarcină;

pentru încărcătoarele frontale echipate cu motoare cu putere de peste 200 kW se recomandă ca subansamblele transmisiei să fie realizate sub formă de module separate, iar legătura între ele să se realizeze prin transmisii cardanice. [6]

2. Evolutia sistemelor de transport pneumatic utilizate in manipularea marfurilor

Instalațiile de transport pneumatic sunt utilizate pentru transportul materialelor granulare sau pulverulente uscate. Nu se recomandă pentru materiale cu granulație mare, deoarece devine neeconomic, datorită consumului mare de energie. Granulația obișnuită a materialului transportat este de 3 – 4 mm, putând ajunge la maxim 80 mm. Pentru o bună exploatare a instalației de transportat, dimensiunea particulelor nu trebuie să depășească 0,3-0,4 din diametrul conductei. Transportul se realizează pe conducte cu diametre de 70-200 mm, presiunea aerului în instalație fiind (6-8)∙105 N / m2. Productivitatea instalațiilor de transport pneumatic poate fi de 200- 300 t / h, la un consum de energie de 5kW / tona de material transportat. Distanțele de transport sunt de ordinul zecilor de metri (10-50) m, sau pot ajunge de ordinul sutelor de metri. Instalațiile pneumatice mobile deplasează sarcini pe distanțe de 10-50 m, iar cele staționare 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 ușoară și permite o automatizare dezvoltată. Ca dezavantaj poate fi menționat că necesită un consum mare de energie, instalații de forță scumpe.

Principiul de funcționare al acestor instalații constă în introducerea materialului într-un curent de aer și transportarea lui până la locul de destinație, 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 acționa două forțe: forța de gravitație (G) și forța dată de presiunea aerului asupra particulei (Fd), figura 11.1.

Cum presiunea aerului depinde de viteza curentului de aer, crescând odată cu aceasta , sunt posibile trei cazuri:

viteza este prea mica și particula va cade;

viteza este mare și particula va urca

la o anumită viteză, forța data de presiunea aerului va echilibra greutatea particulei și aceasta va rămâne în suspensie în curentul de aer.

Această viteză se numește viteză de plutire sau viteză critică și se determină experimental pentru fiecare material. Pentru deplasarea materialului este necesară realizarea unei viteze mai mari decât viteza de plutire, prin crearea unei diferențe de presiune între extremitățile instalației.

Instalațiile de transport pneumatic pot fi clasificate după diferite criterii. Astfel după mărimea presiunii aerului din instalație pot fi :

Instalații pneumatice de joasă presiune

In cazul întreprinderilor din industria alimentară, instalațiile pneumatice de joasă presiune se utilizează pentru mecanizarea operațiilor de transport din interiorul secțiilor și între acestea. Se explică acest lucru prin aceea că, la majoritatea întreprinderilor din industria alimentară, nu se deplasează cantități prea mari de semifabricate comparativ cu concentrația joasă a amestecului și consumul mare de aer. Acest tip de transport permite a corela operațiile de transport cu unele operații tehnologice (răcire, separare, uscare etc.).

Instalațiile pneumatice de joasă presiune se utilizează în fabricile de biscuiți și fursecuri pentru transportul zahărului, a pudrei de zahăr și de cacao; în fabricile de macaroane pentru transportul făinii; în fabricile de țigarete pentru transportul foilor de tutun și a tutunului tocat; în fabricile de bere pentru transportul orzului și al malțului; în întreprinderile de prelucrare a grăunțelor pentru transportul grăunțelor și al produselor prelucrate din ele.

In figura 2.2 se prezintă schema unei instalații pneumatice staționare de presiune joasă cu aspirație. Vacumul din rețea se realizează cu ajutorul ventilatorului 1. La afundarea sorbului 2 în masa grăunțelor, aerul aspirat antrenează boabele și le deplasează în conducta 3. Pentru a realiza etanșarea necesară, legătura între sorbul 2 și conducta de trecere a materialului se realizează printr-o conductă flexibilă 4. Din conducta de trecere a materialului, grăunțele ajung în separatorul 5. Din separator sunt eliminate prin vana 6, iar aerul prin conducta 7 ajunge în ciclonul 8 și apoi în filtrul 9, pentru a fi curățat de impurități. Aerul curățat de impurități trece prin ventilator și apoi este eliminat în atmosferă. Pentru a se evita uzura rapidă a ventilatorului este necesar ca aerul să fie bine curățat.

Instalații pneumatice de medie presiune

In figura 2.3 este prezentată schema principială a unei instalații de presiune medie care transportă făina din buncărele de primire în silozurile unei fabrici de pâine. Cisterna 1 descarcă făina în buncărul de sosire 2, din care aceasta ajunge în conducta 3, de unde ajunge în separatorul 4 deasupra jgheabului de transport pneumatic 5, făina urmând a fi distribuită în silozurile 6. Aerul este trimis în jgheabul 5 cu ajutorul ventilatorului 7. Aerul din buncărul de descărcare urmează a fi curățat în ciclonul 8, legat în serie cu filtrul cu aspirație 9. Din filtru aerul curat ajunge în ventilatorul 10, care îl elimină în afară și realizează vacum în filtrul aspirator. O astfel de instalație lucrează la o concentrație scăzută a amestecului și o viteză a aerului de 18-20 m / s. Au aceeași destinație și aceleași domenii de utilizare ca și instalațiile pneumatice de joasă presiune.

Instalații pneumatice de înaltă presiune

In figura 2.4 este prezentată schema unei instalații de presiune ridicată cu refulare. Presiunea se realizează cu ajutorul compresorului 1, care este legat de rezervorul 2 prin conducta 3. Pentru curățirea aerului de apă și impurități se utilizează filtrul 4. După curățire aerul comprimat pătrunde în camera de alimentare 5, unde se amestecă cu sarcina. Amestecul pregătit se deplasează sub presiune în conducta 6 spre locul de descărcare. Pentru a schimba direcția de mișcare, rețeaua este prevăzută cu inversorul 7, cu ajutorul căruia se poate comanda transportul sarcinii rând pe rând în unul din silozurile 8. Pentru a evita antrenarea materialului de către aer, în partea de sus a capacului silozului este instalat un filtru 9, pentru captarea fracției fin dispersate de material transportat. Instalațiile de transport pneumatic cu compresor, în comparație cu cele cu absorbție au avantajul transportului pe distanțe însemnate, precum și transportul unor cantități însemnate de amestec concentrat.

După modul de funcționare și după mărimea distanței de transport se deosebesc următoarele tipuri:

Instalații de transport pneumatic prin aspirație

La instalația de transport pneumatic prin aspirație (fig. 2.5), ventilatorul 1 creează în întreaga instalație o depresiune, astfel încât, prin sorbul 2 introdus în grămada de material, odată cu aerul este aspirat și materialul care trebuie transportat. Deoarece depresiunea recomandabilă este de 0,5∙105 N/ (la depresiuni mai mari funcționarea instalației devine necorespunzătoare), acest procedeu se utilizează numai pentru transportul pe distanțe scurte. Prin conducta 3 aerul împreună cu materialul ajunge în separatorul de material 4, unde datorită scăderii vitezei aerului, determinată de creșterea de secțiune , materialul se depune și este golit prin roata celulară 5. Aerul conținând încă praf pătrunde în separatorul centrifugal (ciclonul) 6, unde particulele de praf, aruncate spre exterior de forța centrifugă, se scurg în lungul pereților sau pătrund în conducta 7, de unde se descarcă prin roțile celulare 5 respectiv 8. Aerul, împreună cu particulele foarte fine de material, trece prin conducta 9 în filtrul umed 10, unde se face curățirea lui totală de praf. Aerul curățat de praf, intră prin conducta 11 în separatorul de apă 12, unde se curăță de picăturile de apă antrenate, aerul curat intrând prin conducta 13 în ventilator.

Instalații de transport pneumatic prin refulare

La instalația de transport pneumatic prin refulare (fig. 2.6) mașina pneumatică se plasează la începutul conductei, refulând aer comprimat în conductă la o suprapresiune corespunzătoare rezistențelor hidraulice ale traseului, care poate fi de lungimi mari și complex. Separarea materialului la locul de destinație se face în general similar instalațiilor de transport prin aspirație.

Astfel aerul comprimat de către compresorul 1 trece prin rezervorul de aer 2, necesar pentru menținerea constantă a presiunii în instalație, în conducta 3. Prin alimentatorul 4 materialul pătrunde în conductă și este antrenat de curentul de aer, fiind transportat până la locul de descărcare, unde se află separatorul 5 cu roata celulară 6. Din dispozitivul de descărcare prin conducta 7, aerul trece în filtrul de praf 8, de unde prin conducta 9 ajunge în atmosferă.

Instalații de transport pneumatic mixte

Aceste instalații lucrează parțial prin aspirație (înainte de mașina pneumatică ) și parțial prin refulare (după mașina pneumatică) și rezultă din combinarea celor două sisteme prezentate mai sus. Se utilizează pentru transportul materialelor pe distanțe lungi și cumulează avantajele aspirării simultane din mai multe puncte (propriu instalațiilor prin aspirație) și al evacuării în puncte diferite (propriu transportoarelor cu refulare).

La o asemenea instalație (fig.2.7) materialul este aspirat din grămadă prin sorbul 1, trece apoi prin conducta 2 în separatorul 3, de unde prin roata celulară 4 este introdus în conducta 5, aflată după compresor. Aerul curățat de praf în ciclonul 6, după ce este trecut printr-un filtru intră în compresorul 7, de unde trece în conducta 5, antrenează materialul introdus în conductă prin roata celulară 4 și-l transportă în silozul 8, unde materialul se depozitează, iar aerul iese afară după ce în prealabil a fost trecut printr-un filtru. Compresorul 7 aflat în instalație creează depresiune în conducta 2 și suprapresiune în conducta 5.

2.1 Echipamente specifice instalațiilor de transport pneumatic

In cazul instalațiilor de transport pneumatic cu antrenarea particulelor în curent de aer, aerul antrenează fiecare particulă separat, chiar dacă mișcarea fiecărei particule este influențată de ciocnirile cu particulele vecine. Ca principiu, propulsarea materialelor cu granulație fină și mijlocie are loc ca urmare a creerii unei diferențe de presiune între punctele extreme ale conductei (la intarea și ieșirea din conductă). La destinație, materialul este separat de curentul de aer și este depozitat într-un recipient, iar aerul se reîntoarce în atmosferă după ce s-a curățat de praf.

După cum se constată din schemele prezentate, o instalație de transport pneumatic are în componența sa următoarele subansamble :

– mașina pneumatică, care are rolul de a crea diferența de presiune în conducte, constituind partea importantă a instalației;

– alimentatorul, care are rolul de a efectua amestecul aer – material și de a-l dirija în conducta de transport, constructiv acestea diferă de la o instalație la alta;

– separatorul, care separă la destinație materialul transportat de aer, după principiul de funcționare pot fi gravitaționale sau inerțiale (cicloane);

– filtrul, care purifică aerul ce a transportat materialele de orice particule și-l redă atmosferei curat, sau este utilizat pentru alimentarea mașinii pneumatice; se utilizează filtre umede sau uscate, cele uscate (filtre cu saci) fiind frecvent utilizate;

– închizătoarele, care sunt folosite pentru închiderea părților inferioare ale separatoarelor și cicloanelor, dar și pentru evacuarea materialului depus;

– conductele, care transportă amestecul aer – material.

2.1.1 Mașini pneumatice

In instalațiile de transport pneumatic, mașinile pneumatice sunt mașini de forță care convertesc energia mecanică primită (moment, turație) în energie pneumatică (presiune, debit). După modul în care părțile componente ale mașinii pneumatice acționează asupra masei de aer pe care o comprimă, se deosebesc trei tipuri:

– mașini care lovesc curentul de aer, comprimarea aerului în aceste mașini se produce ca urmare a modificării vitezei de circulație, aceste mașini caracterizându-se printr-o acțiune neîntreruptă a rotorului cu palete asupra curentului de aer;

– mașini care rotesc curentul de aer, comprimarea curentului de aer se produce în interiorul mașinii sau spre evacuare, ca urmare a modificării spațiului închis între rotorul care se învârte și stator ( partea fixă a mașinii);

– mașini care deplasează axial curentul de aer, comprimarea aerului se produce în spațiul de lucru al cilindrului, ca urmare a modificării volumului său la deplasarea pistonului.

După mărimea presiunii create, mașinile pneumatice pot fi :

– ventilatoare, mașini pentru producerea aerului sub presiune până la 0,2∙105 N/m2;

– suflante, mașini pentru producerea aerului la presiuni de (0,1-3)∙105 N/m2;

– compresoare, mașini care furnizează aer la presiuni de 3∙105 N/m2;

– pompe de vacuum, mașini care creează vacuum înaintat.

Mașini pneumatice cu rotoare cu palete

Aceste mașini pneumatice fac parte din categoria mașinilor în care curentul de aer este lovit de paletele rotorului. Ele pot fi centrifuge sau axiale, putând funcționa ca ventilatoare, suflante sau compresoare, în funcție de presiunile sau debitele realizate. Intre aceste tipuri de mașini nu există deosebiri esențiale constructive sau funcționale. Astfel, ventilatoarele au o singură treaptă de comprimare (rotor), care realizează presiuni până la 0,2∙105 N/m2. Turbosuflantele au rotorul compus din 3 – 5 rotoare individuale și realizează presiuni de (0,1 – 3)∙105 N/m2. Turbocompresoarele pot avea până la 16 rotoare înseriate, realizând presiuni mai mari de 3∙105 N/m2, ce pot ajunge până la (8 – 9)∙105 N/m2.

O mașină centrifugă cu o treaptă de comprimare este prezentată schematic în figura 2.8. Ea se compune din două părți: partea rotativă, numită rotor și partea staționară, numită stator. Rotorul se compune din discul 1, montat cu pană pe arborele 2, și discul 3 între care sunt fixate paletele 4. Arborele 2 și deci întregul rotor se rotesc cu viteză de rotație mare, până la 3000-3600 rotații/minut. Statorul se compune din carcasa 5 și colectorul 6, care este un canal periferic de secțiune crescătoare în sensul de rotație al rotorului. Aerul este aspirat prin conducta de aspirație 7 și introdus axial în rotor prin orificiul de intrare 8, numit distribuitor, iar evacuarea aerului se face periferic prin difuzorul 6 și conducta de refulare 9. Paletele rotorului pot avea diferite înclinări (curburi), determinând caracteristicile mașinii.

Astfel, paletele pot fi curbate față de raza rotorului și sensul de rotire al acestuia înainte, radial sau înapoi (fig.2.9).

Inclinarea paletelor se măsoară prin unghiul de ieșire al acestora β2 (între tangenta la rotor la muchia exterioară a paletei și direcția paletei), care în cele trei cazuri are valorile din figură.

Valoarea presiunii realizată de o mașină cu un singur rotor este limitată în general la 0,2∙∙105 N/m2, datorită faptului că rezistența mecanică a materialului din care este executat rotorul limitează viteza periferică a acestuia (la diametrul exterior) la 150-200 m / s (maxim 240 m / s, la execuții foarte îngrijite). In limitele admisibile ale vitezei periferice, se urmărește creșterea turației rotorului, în scopul asigurării unui diametru cât mai redus al acestuia și deci al întregii mașini.

Pentru realizarea presiunilor mari necesare, turbomașinile au mai multe rotoare, cuplate în serie pe același arbore, realizându-se astfel rotoare de mare presiune. De asemenea, pentru mărirea debitului se cuplează în paralel pe același arbore, două rotoare de mare presiune, mașina având aspirație și refulare bilaterale.

Acționarea mașinilor centrifuge se poate face cu motoare cu ardere internă, motoare electrice, turbine. În mod frecvent sunt utilizate motoarele electrice, care în anumite condiții pot asigura o viteză de rotație variabilă. Suflantele mici și ventilatoarele sunt acționate cu motoare asincrone trifazate cu rotor bobinat sau în scurt circuit. Primele permit reglarea continuă a vitezei de rotație în limitele ± 20%, iar la celelalte reglarea vitezei de rotație se face discontinuu , în mai multe trepte, prin varierea numărului de poli. Pentru suflantele mari se utilizează grupuri speciale de acționare , formate din mai multe mașini electrice cuplate în cascadă, sau acționarea cu turbine cu abur sau cu gaze.

Mașinile centrifuge se cuplează direct la mașinile de acționare, sau dacă este necesar pentru mărirea vitezei de rotație, cuplarea se face printr-o transmisie cu raport de transmitere subunitar.

Mașini pneumatice rotative

In figura 2.10 este prezentată o secțiune printr-o mașină pneumatică cu pistoane rotitoare profilate 2, ce se rotesc în sens invers în carcasa 1, angrenându-se etanș, astfel încât în timpul rotirii nu se ating unul cu altul, jocul dintre pistoane, respectiv pistoane – carcasă, fiind 0,3 – 0,5 mm. La rotirea pistoanelor, aerul după ce a pătruns prin orificiul de admisie 3, completează spațiul 5, unde este comprimat ca urmare a rotației pistoanelor și împins către orificiul de evacuare 4. Construcțiile obișnuite realizează presiuni de 0,3∙105 N/m2, la o viteză de rotație a pistoanelor de 200 – 400 rot. / min. și un randament total de 0,5. O asemenea mașină pneumatică care creează presiune prin comprimarea volumului de aer, poate fi numită compresor cu rotoare profilate.

Există numeroase construcții de compresoare cu rotoare profilate, care se deosebesc prin cinematica mecanismului de mișcare al rotoarelor, prin forma acestora și prin modul de angrenare. Compresoarele cu rotoare profilate nu au elemente de etanșare, etanșarea obținându -se prin jocul între rotoare și între rotoare și carcasă, care trebuie menținut în timpul rotirii. Acest joc, de care depinde în mod exclusiv funcționarea compresorului, nu depinde numai de precizia de prelucrare, ci și de eventualele dilatări ale pieselor, datorită încălzirii. Compresoarele cu rotoare profilate realizează presiuni de circa 2∙105 N/m2.

Mașini pneumatice cu pistoane

Această categorie de mașini se utilizează în instalațiile de transport pneumatic ca pompe de vacuum sau compresoare. Avantajul mașinilor pneumatice cu piston constă în independența productivității lor de pierderile de presiune în rețea . Ele se utilizează în principal în instalațiile de transport pneumatic cu refulare. În cazul utilizării lor în instalațiile pneumatice cu absorbție, trebuie asigurată curățirea aerului de impurități, pentru a evita uzura cilindrului.

Compresorul cu piston se compune dintr-un cilindru în care se află un piston acționat în mișcare alternativă de către un mecanism bielă manivelă. El se caracterizează prin faptul că volumul spațiului creat în piston în cursa de aspirație este constant la fiecare cursă, dar volumul aerului aspirat depinde de mărimea spațiului vătămător, precum și de calitatea supapelor. În funcție de rolul pe care-l au supapele pot fi de aspirație sau de refulare. Aerul aspirat este comprimat de piston până la atingerea presiunii din recipient sau din conducta de refulare, când supapa de refulare se deschide, de obicei automat și aerul comprimat este refulat din cilindru.

Din punct de vedere teoretic, presiunea finală nu este limitată decât de mărimea spațiului vătămător. În cazul limită, pentru anumite valori ale presiunii de refulare și spațiului vătămător , compresorul încetează să mai aspire aer și deci să mai debiteze.

Datorită faptului că sunt prevăzute cu un mecanism bielă manivelă, compresoarele cu piston dezvoltă forțe de inerție neechilibrate care sunt transmise fundației pe care sunt montate compresoarele. Totuși, prin construirea unor compresoare cu mai mulți cilindri, se pot reduce forțele neechilibrate, ceea ce permite mărirea turației și realizarea unor compresoare cu gabarite reduse.

De obicei, compresoarele se construiesc cu un etaj pentru presiuni de refulare până la 3,5∙105 N/m2; cu două etaje până la 15∙105 N/m2; cu trei etaje până la N / m2.

In figura 2.11 este prezentat principiul de funcționare al unei mașini pneumatice cu piston cu dublu efect întrucât:

1 – supapă de emisie a aerului comprimat la deplasarea pistonului în stânga;

2 – supapă de intrare a aerului la deplasarea pistonului în dreapta;

3 – supapă de emisie a aerului comprimat la deplasarea pistonului în dreapta

4 – supapă de intrare a aerului la deplasarea pistonului în stânga

2.1.2 Alimentatoare

In instalația de transport pneumatic care funcționează prin absorbție se folosește adesea alimentarea prin sorb. Acest sistem permite introducerea în conducta de transport a materialelor sub formă de bulgări, boabe sau praf.

Sorbul are ca piese principale două tuburi coaxiale 2 și 4 (fig.2.12) ținute la distanță de aripioarele 5. Sorbul este legat la conducta de transportat prin flanșa 1. Cu ajutorul piulițelor 3 se reglează distanța “e” dintre capetele celor două tuburi și prin aceasta și concentrația amestecului obținut. Capetele tuburilor se introduc în material fie că acesta se găsește în vrac sau în siloz.

Când în tubul 2 se creează o depresiune, aerul din exterior caută să pătrundă în acest tub. O cantitate mică de aer pătrunde în tubul interior străbătând masa de material, iar grosul cantității de aer ajunge în tubul interior, străbătând spațiul inelar dintre cele două tuburi. Dacă distanța “e” este suficient de mare, curentul de aer trece prin spațiul inelar dintre cele două tuburi, își schimbă direcția cu și continuă drumul în tubul interior fără a veni în contact cu masa de material pulverulent în care este introdus sorbul. In cazul când distanța “e” este suficient de mică, curentul de aer vine în contact cu masa de material pulverulent și antrenează în mișcarea sa o mică cantitate din acesta, la nivelul suprafeței “ab”.

Când distanță “e” este nulă, debitul de material crește peste limita maximă admisibilă producându-se înfundarea conductei. Diametrul tubului 4 rezultă din condiția ca suprafața secțiunii inelare dintre el și tubul 2 să fie egală cu suprafața secțiunii acestuia. Înălțimea sorbului este de aproximativ 1 m.

2.1.3 Separatoare

În toate cazurile se folosește numai separarea uscată a materialului de aerul care a produs antrenarea. Dacă însă după separarea propriu-zisă se cere și purificarea aerului de praf, se folosesc și procedee de purificare umedă. Purificarea aerului poate fi impusă de: tipul instalației, condițiile de curățire.

Separatoarele pot fi gravitaționale, centrifugale, sau o combinație între ele. Separatoarele gravitaționale realizează depunerea particulelor, datorită reducerii energiei lor cinetice, pe când în cazul cicloanelor, la aceasta se mai adaugă și efectul forței centrifuge.

In figura 2.13 se prezintă construcția ciclonului individual (a) și respectiv a ansamblului separator – ciclon (b), utilizate pentru decantarea particulelor de material.

Figura 2.13 Separatoare cu ciclon

Separarea materialului se realizează în separator, care este un recipient cilindric de diametru mare 2, astfel încât viteza curentului de aer-material scade când pătrunde în recipient până la 0,2-0,8 m/s, materialul depunându-se la partea inferioară a recipientului. Curentul de aer-material intră în separatorul 2 prin conducta 1. Materialul decantat este descărcat din separator prin roata celulară 6. Aerul cu impurități iese prin partea superioară a separatorului și pătrunde prin conducta 4 în ciclonul 3, care are o parte cilindrică și una conică și poate fi montat separat sau în interiorul separatorului. Aerul pătrunde în ciclon tangențial, din care cauză apar forțele de inerție centrifugale, care împing particulele de material aflate încă în suspensie, către peretele ciclonului. Particulele de material coboară pe partea conică a ciclonului , fiind descărcate prin roata celulară 6. Aerul curățat iese din ciclon prin conducta 5.

Curățarea aerului de particulele de apă se realizează cu ajutorul unui separator de apă, montat după filtrul umed, care este o construcție similară cu cea a ciclonului, principiul de funcționare fiind același.

2.1.4 Filtre

Metodele folosite la filtrarea aerului depind de natura și dimensiunile particulelor și de eficacitatea urmărită. Pentru filtrarea aerului se utilizează filtre cu saci, filtre umede, filtre cu masă ceramică, filtre electrice, filtre cu ulei.

Filtrul umed (poz.10, fig.2.14), constă dintr-un recipient cilindric vertical, umplut parțial cu apă și o conductă verticală deschisă la partea inferioară, coborâtă sub nivelul apei. Aerul prăfuit introdus în această conductă trece prin apă. Particulele de praf rămân în apă, iar aerul curat iese în afara acesteia. Pentru a se evita antrenarea particulelor de apă de către aer, la suprafața apei este montată o plasă. Diametrul filtrului umed se adoptă astfel încât viteza aerului prin filtru să fie mai mică decât 0,3 m / s.

Cea mai răspândită construcție a filtrelor uscate este filtrul cu saci , prezentat în figura 2.14. Acesta se compune dintr-o cutie metalică 3, fixată pe cadrul metallic 16. Cutia este împărțită în mai multe camere în interiorul cărora sunt fixați sacii 4, executați din țesătură de lână de calitate superioară. Sacii sunt deschiși la partea inferioară și închiși la partea superioară.

Partea inferioară a sacilor este fixată la capacul care desparte buncărul 2 de cutia propriu zisă, iar partea superioară la suportul 5. În timpul funcționării o cameră se află în regim de scuturare a sacilor, iar celelalte în regim de filtrare. Pe rând fiecare cameră trece în regim de scuturare. În regim de filtrare, aerul pătrunde în filtru prin conducta 1 și trece prin buncărul 2 în interiorul sacilor 4.

Particulele de material sunt reținute de țesătura sacilor, iar aerul ieșind în exteriorul sacilor este aspirat prin conducta 10, în colectorul de aer filtrate 12. In acest timp clapeta 14 este deschisă, iar clapeta 13 închisă. Pentru scuturare, cama 9 fixată pe axul 8, antrenată în mișcare de rotație de către mecanismul de scuturare, lovește periodic pârghia 7, care ridică și coboară tija 6 a suportului 5, scuturând astfel sacii.În acest timp clapeta 14 este închisă, iar clapeta 13 deschisă. Aceasta permite ca prin conducta 11 să se sufle în interiorul camerei aer curat, pentru curățare, care pătrunde în saci din exterior spre interior. Scuturarea sacilor , împreună cu curățarea lor cu aer, fac ca particulele de material să se desprindă de țesătură și să cadă în buncărul 2, de unde sunt evacuate cu ajutorul transportorului elicoidal 15. Pentru a se putea urmări funcționarea filtrului, la partea superioară a acestuia se află pasarela 17.

Cantitatea de aer prăfuit care poate fi filtrată de un metru pătrat de suprafață filtrantă este de 120 – 150 m3 / h. Gradul de curățare a aerului este în proporție de 97- 99 %.

2.1.5 Închizătoare

Pentru întreruperea curgerii produselor, se întrebuințează niște dispozitive, numite închizătoare, clapete, șubere.

Cel mai des se utilizează pentru închiderea părților inferioare ale separatoarelor și cicloanelor (dar și pentru posibila evacuare a materialului depus), închizătoare cu celule tip roată celulară, figura 2.15.

Ele se compun dintr-un corp cilindric turnat 1, în care se rotește un arbore 3 cu palete 2. Corpul este închis în lateral cu două capace 4, care cuprind și lagărele arborelui. Aceste închizătoare funcționează similar alimentatorului cu celule , la presiuni de (3-5)∙103 N/m2.

Clapetele (fig. 2.16) sunt executate din tablă de oțel de 3 mm grosime, au forma unei plăci circulare al cărei diametru este cu un mm mai mic decât diametrul tubului în care sunt montate. Clapeta se sprijină pe niște opritori 1, pentru a nu se înțepeni din cauza coloanei de material.

Șuberele sunt dispozitive care pot fi manevrate fie manual, fie cu servomotor. Cele manuale (fig. 2.17) sunt prevăzute cu o roată manevrată cu lanț, care acționează prin intermediul unei roți dințate, o cremalieră dispusă pe o placă metalică (paleta) ce alunecă între șanțuri, închizând sau deschizând gura pe unde cade produsul. În general, aceste șubere acționează orizontal, iar manevrarea lor se face în plan vertical de la o distanță de 2-3 m. Corpul șubărului și paleta se fac din oțel.

Atât șuberele cât și clapetele sunt prevăzute cu indicatoare de cursă. Pentru ca paleta șubărului să nu fie scoasă de pe glisiere, li se pun la capete niște tampoane care ating un limitator de cursă, întrerup curentul care acționează servomotorul și paleta își întrerupe cursa. Paleta este prevăzută cu două limitatoare de cursă, unul pentru închiderea și altul pentru deschiderea ei.

Șubărele și clapetele sunt dispozitive pentru închiderea sau deschiderea unei singure căi de curgere. Pentru distribuirea produselor pe două sau mai multe direcții, se întrebuințeză distribuitoarele cu două, trei, sau mai multe căi rotative.

2.1.6 Conducte de transport

Produsele sunt dirijate de la un echipament la altul, sau spre locurile de descărcare sau depozitare prin intermediul conductelor. Conductele pot fi metalice sau din materiale plastice și pot avea secțiune rotundă sau pătrată. Cele mai avantajoase sunt conductele metalice care: sunt rezistente

la uzură, sunt rezistente la foc, prezintă un pericol redus de infestare a produselor, asigură o scurgere ușoară a boabelor și etanșeitate foarte bună. Î

n plus, montajul lor se face ușor cu orice fel de combinații între tronsoane, în diferite plane, asigurând astfel o comunicare ușoară între utilaje.

Conductele de scurgere se fac de obicei cu lungimi de 1m și 2m și se asamblează între ele cu piese speciale numite manșoane și coturi. Manșoanele servesc la asamblarea conductelor având axul longitudinal în prelungire și cu același diametru. Marginile conductelor trebuie pilite pentru a nu prezenta bavuri.

Conductele se execută din țevi de oțel obișnuit sau aliat (rezistent la uzură), neferoase sau mase plastice (în funcție de abrazivitatea materialului transportat). Grosimea pereților este de 1-3 mm, pentru presiuni până la 2,5∙105 N/m2 și grosimi mai mari la presiuni mai ridicate. Pentru buna funcționare a instalației de transportat, pe întreg traseul trebuie să se asigure o etanșeitate perfectă. Asamblarea conductelor se face prin flanșe , cu garnituri care să asigure etanșeitatea.

Având în vedere posibilitatea de uzare a conductelor, trebuiesc luate măsuri în special în zonele de schimbare a direcției ( în mod deosebit la coturi). In acest sens se pot utiliza diferite variante de coturi (fig. 2.18). Soluțiile prezentate în figura 2.18 b, c, d, s-au realizat tocmai pentru a evita scoaterea din uz a cotului în întregime, existând posibilitatea înlocuirii numai a zonei uzate. Pentru a nu avea rezistențe hidraulice mari, raza de curbură a cotului trebuie să respecte inegalitatea R ≥ 6d, unde d reprezintă diametrul conductei. Datorită condițiilor de exploatare anumite părți ale conductei trebuie să fie flexibile.

In figura 2.19 este prezentată asamblarea a doua conducte cu același diametru, având axele în prelungire. Diametrul interior al manșonului va fi egal cu diametrul “d” al conductei la care se adaugă 0,5mm.

In figura 2.20 se vede un astfel de manșon cu urechi de strângere, confecționat din tablă. Strângerea manșonului se face cu șuruburi. Pentru verificarea curgerii corecte la îmbinarea a două tronsoane, se fac manșoane cu gură de vizitare (fig. 2.21).

Pentru îmbinarea conductelor care nu au axele în prelungire se folosesc coturile. Acestea se execută din fontă turnată și pot forma unghiuri de 25 sau 300 , între cele două plane ale secțiunilor de capăt. Coturile se execută din fontă deoarece, în cazul schimbării direcției particulele de material produc lovituri în coturi, producând eroziunea materialului din care sunt confecționate. S-au găsit coturi care, deși aveau grosimi de 6 mm, au fost găurite după o activitate intensă de 6 luni de zile. Atât la partea superioară, cât și la cea inferioară, coturile sunt prevăzute cu câte trei șuruburi de strângere prevăzute cu piulițe și contrapiulițe.

In figura 2.22 sunt arătate o serie de astfel de coturi și modul lor de asamblare. La unele conducte, în special în apropierea îmbinărilor pentru schimbarea direcției, se obișnuiește să se prevadă ferestre de vizitare, pentru eventualele desfundări.

Pentru alimentarea echipamentelor, sau pentru distribuirea produselor pe mai multe direcții se folosesc pâlnii și ramificații confecționate din tablă neagră de oțel de 2-3 mm grosime (fig.2.23).

La proiectarea acestor piese se va avea în vedere ca unghiul α să nu fie mai mare de 40o, pentru a nu se înfunda conductele. De asemenea la execuția acestor piese se va avea în vedere să se înlăture orice ieșitură sau bavură, la interiorul piesei, pentru a se împiedica depunerea de corpuri străine (sfori, paie, sârme) care ar putea provoca înfundarea conductei. [7]

3. Proiectarea unui sistem de transport pneumatic destinat unui depozit de cereale

Silozurile sunt instalații de depozitare folosite pentru depozitarea materialelor uscate granulare (cereale, semințe, zahăr, făină și altele) pe o durata lungă de timp cu capacități mari de peste 100 t. Se construiesc din oțel beton sau zidărie. Încărcarea lor se face pe la partea superioară, iar descărcarea pe la partea inferioară. În mod curent nu aparțin secțiilor tehnologice, ci depozitelor de materii prime și materiale.

Necesitatea depozitelor de cereale apare deoarece producția de cereale are caracter sezonier, pe când consumul de cereale este continuu.

Depozitele trebuie să fie în apropierea secțiilor de prelucrare ale acestora. Ca depozitul să fie mai economic în exploatare, trebuie să fie prevăzut cu instalații mecanice de descărcare și manipulare a cerealelor.

Încărcarea silozurilor se realizează prin partea superioară a celulelor, fie mecanic (elevatoare cu cupe, transportoare cu bandă, snecuri) sau pneumatic. Silozurile se descarcă prin gurile de descărcare inferioare ale celulelor fie gravitațional, fie mecanic sau pneumatic.

Principalele părți ale unui siloz sunt:

corpul celulelor de depozitare

galerii superioare cu instalații de încărcare și circulație

galerii inferioare cu instalații de descărcare

instalații de protecție

instalații de amestecare

construcții anexe (magazii,hambare, buncăre de recepție, scări, platforme exterioare etc)

3.1 Condiții inițiale impuse

Alegerea tipului de siloz pentru depozitul de stocare a cerealelor: siloz metalic cereale cu baza conică.

Înălțime cilindru: 8 metri;

Diamentru cilindru: 4 metri;

Greutate celulă tone: 4 tone;

Capacitate m3 = 150 m3;

Capacitate tone: 114 tone;

Dispunerea celulelor silozurilor se face liniar.

Capacitate depozitare cereale: 3 silozuri de stocare cu o capacitate totală de 342 tone.

Încărcarea silozurilor se face cu ajutorul unui transportor pneumatic prin aspirație având o productivitate de 20 t/h.

1 – sorb; 2 – conducta de transport; 3 – separator; 4 – filtru pentru desprăfuirea aerului; 5- exhaustor; 6 – siloz;

Transportorul are în componența lui:

– Echipamentul pentru producerea aerului sub presiune;

– Dispozitivele pentru alimentarea materialului în instalație;

– Rețeaua (conductele) de transport;

– Echipamentul pentru separarea materialului din curentul de aer după ce acesta a ajuns la destinație;

– Echipamentul pentru desprăfuirea aerului în vederea evacuării acestuia în atmosferă;

Funcționarea instalației: încărcarea materialului de transportat se realizează cu ajutorul sorbului 1 prin aspirare și amestecare cu aerul atmosferic. În sorb, dozajul, se efectuează în anumite limite . Amestecul material – aer este vehiculat prin conducta de transport 2, de diametru constant, până la intrarea în separatorul 3. Cum intrarea se realizează tangențial, particulele sunt supuse forței centrifuge, iar aerul își micșorează viteza datorită creșterii secțiunii de curgere (diametrul ciclonului 3 este cu mult mai mare decât al conductei 2). Ca urmare particulele se separă din amestec și cad spre dozatorul celular al ciclonului. Aerul antrenează o parte din praful foarte fin și pătrunde în filtrul 4 de unde, purificat trece prin ventilatorul 5 și apoi este eliminat în atmosferă.

3.2 Elemente de calcul

Viteza aerului se poate determina în funcție de lungimea traseului de conducte, cu condiția ca viteza rezultată din calcule să se încadreze în limitele 15 m / s ≤ va < 35 m / s.

unde : – coeficient ce depinde de granulația particulelor de material;

B – coeficient ce depinde de starea materialului;

– greutatea specifică a materialului transportat [N / m3] ;

– lungimea echivalentă a traseului de conducte [m].

Coeficientul se adoptă în limitele , limita inferioară fiind valabilă pentru materiale uscate prăfoase. Coeficientul se adoptă conform valorilor din tabelul 3.1.

Tabelul 3.1 – Valorile coeficientului α [7]

Pentru instalțiile de transport cu aspirație termenul se neglijează, dacă lungimea nu depășește 100 m.

Lungimea echivalentă se poate calcula cu relația :

= 44 [m]

unde: – suma porțiunilor orizontale ale conductelor [m];

– suma porțiunilor verticale ale conductelor [m] ;

– suma lungimilor echivalente ale rezistențelor locale [m].

Lungimea echivalentă a rezistențelor locale (coturi, ramificații) se calculează cu relația:

unde: – suma lungimilor coturilor;

– suma lungimilor ramificațiilor;

numărul coturilor; – lungimea unui cot;

numărul ramificațiilor; lungimea unei ramificații.

Lungimile echivalente în metri ale coturilor de 900 , în funcție de granulația materialului și de raportul între raza medie de curbură R a cotului și diametrul interior al acestuia sunt indicate în tabelul 3.2.

Tabelul 3.2 Lungimi echivalente în metri, ale coturilor de 90o [7]

Valorile mai mici se referă la materiale abrazive și la viteze de transport mai mari. Pentru unghiuri ale coturilor mai mici ca 900, lungimile echivalente trebuie înmulțite cu un coeficient (M), ale cărui valori sunt prezentate în tabelul 3.3.

Tabelul 3.3 Valorile coeficientului de corecție a lungimii coturilor cu unghiuri mai mici de 90o

Viteza necesară absorbirii particulei:

vnec= 24,5 [m/s]

Viteza de transport care trebuie să asigure deplasarea materialelor:

Această viteză trebuie să fie între limitele: 15 m / s ≤ va < 35 m / s.

va = 34,3 [m/s]

Viteza inițială a aerului la intrarea în instalație:

va=27,44 [m/s]

Valorile vitezei de plutire a cerealelor se adoptă conform valorilor din tabelul 3.4. [7]

Coeficientul de dozaj volumic se adoptă în limitele:

Coeficientul de dozaj gravimetric:

unde: – coeficientul de dozaj volumic;

γm , γa = greutatea specifică a materialului, respectiv a aerului [N/m3]

= 0,12 ∙ 102 [N/m3]

= 1,86

Debitul de aer necesar transportului materialului:

unde: – debitul volumic de material transportat [m3/h]

– coeficientul de dozaj volumic;

Qa= 9000 [m3/h]

Diametrul conductei:

unde: – debitul aerului [m3/h];

va – viteza aerului [m/s];

Dc = 0,29 [m]

Determinarea vitezei de regim a materialului

In relația de mai sus s-au folosit: vp=9,8 m/s (din tabelul 3.4) și λz* =0,0032( din tabelul 3.5)

Tabelul 3.5 Rezultate experimentale ale factorului de proportionalitate

β = = 0,28

Determinarea timpului de accelerare și a lungimii porțiunii de accelerare.

Determinarea timpului de accelerare se face cu ajutorul relației:

ti=0,81 sec

In relatia precedent s-au folosit:

Determinarea lungimii porțiunii de accelerare se face cu ajutorul relației:

Viteza materialului în curbe:

vme = 31,2 [m/s]

vmi=34,3 [m/s]

Unde: μm – coeficient de frecare care se determină experimental (μm=0,36 pentru grâu)

viteza materialului la ieșire din curbă

θ = 900 =1,57 rad.- unghiul curbei.

Calcularea căderile de presiune, ținând seama de structura traseului , de modul de funcționare al instalației.

Căderea de presiune statică datorită frecării amestecului aer – material de conducta :

unde: – coeficient de rezistență la transportul amestecului aer-material;

– greutatea specifică a aerului [N/m3];

va – viteza aerului [m/s];

Dc – diametrul conductei [m];

g – accelerația gravitațională [m/s2];

Lech – lungimea echivalentă a porțiunii drepte de conductă cu diametrul Dc inclusiv a coturilor [m];

– coeficient de dozaj gravimetric.

unde: – coeficient de rezistență la deplasarea aerului, similar cu coeficientul de frecare pentru aer la trecerea prin conductă, care se calculează cu relația:

Starea interioară a conductei este caracterizată de coeficientul de rugozitate relativă k, ce se exprimă ca raportul între rugozitatea absolută și diametrul conductei Dc.

Mărimea rugozității absolute , necesară pentru determinarea coeficientului de rugozitate k (relația 3.18) se dă în tabelul 3.6.

Tabelul 3.6 Mărimea rugozității absolute pentru diverse conducte.

Coeficientul k1 din relația (3.16) se determină din tabelul 3.7 pentru grâu sau boabe de cereale. Pentru materiale care nu sunt cuprinse în tabel se pot adopta valori k1 orientativ asimiland duritațile și dimensiunile materialelor respective cu cele prezentate în tabel.

Tabelul 3.7 Valori experimentale ale coeficientului k1

Căderea de presiune statică –

Căderea de presiune datorită diferenței de nivel – :

Căderea de presiune dinamică, datorită accelerării amestecului aer-material -:

Căderea de presiune datorită rezistențelor locale :

Căderea de presiune datorită rezistențelor locale din alimentator; :

Căderea de presiune datorită rezistențelor locale din dispozitivele de alimentare se poate calcula cu relatia (3.22) în funcție de coeficientul de rezistența locală a tipului de alimentator, sau se adoptă în limitele (0,2…0,5)105 N/m2.

Căderea de presiune datorită rezistențelor în separator – :

unde: – coeficient de pierdere de presiune, = 1,5-2,5 ( se adoptă =2);

– viteza aerului în m/s.

Căderea de presiune datorită rezistențelor în ciclon – :

unde: – coeficient de pierdere de presiune, = 1,5-3 ( se adoptă =2,75);

– viteza aerului în m/s;

Căderea de presiune datorită rezistențelor în filtru , care se recomandă pe baze experimentale, =590-785 N / m2

Căderea de presiune totală:

ținând seama și de pierderile de presiune neprevăzute, se introduce un coeficient de pierderi =1,1-1,25, astfel încât căderea de presiune totală reală devine:

4. Concluzii

Lucrarea are ca scop proiectarea unei tehnologii pentru manipularea și depozitarea mărfurilor într-un depozit de cereale. Tehnologia aleasă pentru manipularea cerealelor este un transportor pneumatic prin aspirație. Instalația de transport pneumatic cu aspirație realizează în general transportul pe distanțe mici.

În primul capitol s-a avut în vedere o sinteză a depozitării și manipulării mărfurilor din punct de vedere tehnic. Acest capitol mai cuprinde și funcțiile principale ale depozitelor, clasificarea depozitelor după mai multe criterii, considerații legate de manipularea mărfurilor și o clasificare a mașinilor și instalațiilor pentru manipularea mărfurilor.

Evoluția sistemelor de transport pneumatic, domeniul de utilizare a acestor instalații, principiul de funcționare a transportoarelor pneumatice și avantajele și dezavantajele transportoarelor pneumatice sunt cuprinse în capitolul al doilea al lucrării.

Instalațiile de transport pneumatic sunt utilizate pentru deplasarea corpurilor solide ( materiale vărsate, pulverulente) într-un mediu de aer, sunt compacte, iar conductele pot urmării trasee complexe că formă în spațiu.

În capitolul al treilea este prezentată proiectarea unui sistem de transport pneumatic destinat unui depozit de cereale, condițiile inițiale impuse, modul de dispunere a silozurilor, elementele componente și principiul de funcționare al transportorului prin aspirație utilizat.

Bibliografie:

[1] https://dangoia.wordpress.com/2011/04/13/depozitarea-si-manipularea-marfurilor/#_ftn1

[2]http://www.rasfoiesc.com/business/management/DEPOZITAREA-SI-STOCAREA-MARFUR27.php

[3] http://test.mrxl.ro/joomla/images/Cursuri/uem/Cap1_2.pdf

[4] Gh. Pintilie, A. Albut – Ingineria transportului uzinal, Editura “tehnica-info”, Chisinau, 2007.

[5] https://www.scribd.com/user/105665899/Georgiana-Meantu

[6] Ioan Tenu, Masini pentru imbunatatiri funciare, editura “Gh. Asachi” Iasi, 2002

[7] M. Hapenciuc, Sisteme de transport hidro-pneumatic, editura fundatiei universitare “Dunarea de Jos”, Galati, 2004

[8] http://www.siloz-cereale.ro/produse/siloz-cereale-metalic-baza-conica-cu-sistem-de-aerare-inclus