Î: De ce reprezintă consumul de aer comprimat în mașinile de ambalare o problemă majoră pentru uzinele de producție și unde se pierde energia?

Aerul comprimat este adesea numit «cea de-a patra utilitate» în producția modernă, alături de electricitate, gaz și apă. Totuși, este, cu mult, cea mai scumpă utilitate de produs. O proporție uluuitoare de 85%–90% din energia electrică utilizată pentru alimentarea unui compresor de aer se pierde sub formă de căldură. Doar 10%–15% este transformată în energie pneumatică utilizabilă. În uzinele de ambalare de mare volum, unde mii de cilindri pneumatici funcționează în mod continuu, zi și noapte, consumul de aer comprimat reprezintă o cheltuială operațională masivă și o sursă semnificativă de emisii de carbon.

Mașinile de ambalare, inclusiv cartonierii, mașinile de ambalare în saci, sigilatoarele de tăvi, sistemele de preluare și plasare și paletizatoarele, se bazează în mare măsură pe sistemele pneumatice. Sistemele pneumatice sunt alese deoarece sunt rapide, fiabile, curate și oferă o densitate ridicată de putere. Totuși, deoarece instalarea sistemelor pneumatice este simplă, acestea sunt adesea slab optimizate. Acest lucru duce la o pierdere masivă de energie în mai multe domenii:

• Presiune uniformă pe cursele fără lucru: Un standard cilindru pneumatic este conceput pentru a-și îndeplini sarcina principală (de exemplu, strângerea, presarea sau împingerea unei cutii grele) în cursa sa înainte. Acest lucru necesită o presiune ridicată, de obicei de 6 bar. Totuși, în cursa de revenire, cilindrul se întoarce pur și simplu în poziția inițială, fără a deplasa nicio sarcină. În ciuda acestui fapt, configurațiile standard furnizează aceeași presiune de 6 bar de aer comprimat la ambele capete ale cilindrului, ceea ce duce la o pierdere de energie în cursa de revenire.
• Supraspecificarea presiunii aerului: Proiectanții de mașini specifică adesea o presiune de funcționare mai mare decât cea necesară, pentru a asigura un factor de siguranță. Dacă o mașină poate funcționa perfect la 4 bar, dar instalația furnizează 6 bar, sistemul consumă o cantitate masivă de aer comprimat în fiecare ciclu.
• Volum mort excesiv: Volumul de aer conținut în tubulatură dintre valvula de comandă și cilindru se numește «volum mort». La fiecare ciclu, acest aer este suprapresurizat, apoi evacuat în atmosferă, fără a efectua niciun lucru util. Dacă tubulatura este prea lungă sau are un diametru mai mare decât este necesar, acest volum mort consumă o cantitate semnificativă de aer.
• Pierdere continuă prin evacuare: În timpul comutării normale a valvei, electrovalvele standard evacuează direct în atmosferă aerul sub presiune, pierzând astfel energia valoroasă a presiunii, care ar putea fi recuperată.

Pentru uzinele B2B de producție și pentru producătorii OEM de echipamente de ambalare, aceste ineficiențe se acumulează în mii de dolari anual, reprezentând facturi inutile de electricitate. Optimizarea energiei pneumatice nu mai este doar un obiectiv ecologic; este o cerință esențială pentru menținerea competitivității în ceea ce privește costurile.

Î: Cum optimizează valvele economisitoare de aer și circuitele pneumatice cu dublă presiune consumul de energie în aplicațiile de ambalare?

Cel mai eficient mod de reducere a deșeurilor de aer comprimat în echipamentele de ambalare constă în implementarea unor supape avansate de economisire a aerului și a circuitelor cu dublă presiune. Aceste tehnologii vizează sursa principală a deșeurilor pneumatice: cursa fără lucru.

AIRWORK a dezvoltat soluții specializate de supape de economisire a aerului care funcționează pe principiul optimizării presiunii și al reciclării aerului:

• Circuite cu dublă presiune: O supapă de economisire a aerului poate fi configurată pentru a furniza presiune ridicată (de exemplu, 6 bar) pentru cursa înainte a cilindrului și presiune scăzută (de exemplu, 2 sau 3 bar) pentru cursa de revenire. Prin reducerea presiunii de revenire la nivelul minim necesar pentru retragerea pistonului, cilindrul consumă până la 50 % mai puțin aer în cursa de revenire. Pe parcursul a milioane de cicluri, aceasta se traduce printr-o reducere generală a consumului de aer de 25 % până la 35 % pentru acel actionator.
• Regulatoare de presiune integrate: Colectoarele economisitoare de energie AIRWORK includ regulatoare compacte, de înaltă precizie, montate direct pe corpul supapei. Aceasta permite inginerilor să regleze presiunea de funcționare a fiecărui cilindru pentru a o adapta exact cerințelor de sarcină, evitând astfel supra-presurizarea generală a mașinii.
• Reciclarea aerului evacuat: Unele dintre supapele avansate de economisire a aerului AIRWORK includ un circuit intern de derivare. Atunci când cilindrul finalizează cursa sa înainte, la presiune înaltă, în loc să elimine întreaga cantitate de aer presurizat în atmosferă, supapa reorientează o parte din acest aer pentru a presuriza capătul opus al cilindrului în vederea cursei de revenire. Acest mecanism de reciclare permite efectuarea cursei de revenire folosind aerul „gratuit” evacuat, reducând în continuare sarcina asupra compresorului de aer.
• Tehnologie de solenoid cu putere redusă: Electrovanele consumă energie electrică. Bobinele economisitoare de energie AIRWORK consumă doar 0,5–1,5 wați de electricitate, comparativ cu bobinele standard care consumă 4–5 wați. Acest lucru reduce generarea de căldură în tablourile electrice și scade consumul total de energie electrică.

Întrebare: Ce practici de proiectare ar trebui să adopte inginerii de cercetare și dezvoltare pentru a minimiza volumul mort pneumatic în mașinile de ambalare?

Deși electrovanele economisitoare de aer oferă rezultate imediate, inginerii de cercetare și dezvoltare pot obține o optimizare suplimentară a energiei prin adoptarea unor practici inteligente de proiectare pneumatică. Minimizarea volumului mort reprezintă o strategie cheie:

• Montarea robinetelor de comandă în apropierea cilindrilor: Tradițional, robinetele electromagnetice sunt grupate împreună într-un cabinet central pentru o întreținere ușoară. Deși este convenabil, acest lucru necesită trasee lungi de tubulatură până la cilindri, generând un volum mort masiv. Inginerii ar trebui să utilizeze baterii de robinete descentralizate, cum ar fi seria compactă AIRWORK, montându-le direct pe cadru mașinii, în apropierea actuatorilor, pentru a menține lungimea tubulaturii sub 500 mm.
• Optimizăm Tubing Diametrul: Dimensionarea tubulaturii reprezintă un echilibru delicat. O tubulatură prea îngustă restricționează debitul și încetinește funcționarea mașinii. Totuși, o tubulatură prea largă mărește volumul mort. Inginerii din cercetare și dezvoltare ar trebui să folosească software-ul de calcul al debitului AIRWORK pentru a selecta diametrul minim al tubulaturii care satisface cerințele de viteză ale cilindrului.
• Selectați actuatori compacți și integrați: mașinile moderne de ambalare beneficiază de unități integrate cilindru-supapă. Prin combinarea supapei de comandă și a cilindrului într-o singură unitate fizică, tubulatura de conectare este eliminată în totalitate, reducând volumul mort la zero.

Î: Care este Costul Total de Proprietate (TCO) și Rentabilitatea Investiției (ROI) pentru actualizarea la sistemele pneumatice economisitoare de aer AIRWORK?

Pentru managerii de achiziții B2B, evaluarea viabilității financiare a actualizării la sistemele pneumatice eficiente energetic este esențială. Actualizarea supavelor standard la sistemele pneumatice economisitoare de aer AIRWORK reprezintă o cheltuială inițială de capital relativ mică, dar asigură o perioadă de recuperare excepțional de rapidă:

• ROI rapid (Rentabilitatea Investiției): Într-o instalație tipică de ambalare care funcționează 24/7, actualizarea unei singure linii de ambalare cu ciclu ridicat, prin înlocuirea supavelor cu supape economisitoare de aer AIRWORK, poate reduce facturile de electricitate cu 500–1.500 USD pe mașină pe an. Perioada de recuperare pentru supapele de înlocuire este adesea mai scurtă de 6 luni.
• Întreținere redusă a compresorilor: Reducerea consumului de aer scade sarcina asupra compresorilor de aer ai instalației. Compresorii funcționează la temperaturi mai joase, se uzează mai lent și necesită mai puține revizii costisitoare, prelungind astfel durata lor totală de funcționare.
• Reducerea amprentei de carbon: Minimizarea consumului de electricitate reduce direct emisiile de gaze cu efect de seră ale instalației. Aprovizionarea de la AIRWORK permite companiilor de producție să documenteze date concrete privind economiile de energie, ajutându-le să își atingă obiectivele corporative de sustenabilitate și să respecte standardele internaționale de mediu, cum ar fi ISO 50001.

Prin parteneriatul cu AIRWORK, producătorii OEM de ambalaje și instalațiile de producție pot transforma sistemele lor pneumatice din consumatori costisitori de energie în active de automatizare extrem de optimizate, sustenabile și eficiente din punct de vedere al costurilor.