Podczas aranżacji pomieszczenia przemysłowych sprężarek zaplanowanie systemu przewodów sprężonego powietrza jest często jedną z ostatnich kwestii, które bierze się pod uwagę. Użytkownicy nie przykładają wielkiej wagi do układu instalacji rurowej, ponieważ wydaje się ona dość prosta – wystarczy podłączyć sprężarkę do urządzenia końcowego za pomocą rur. W praktyce jest to jednakże bardziej skomplikowane.
Użytkownicy często uważają, że wycieki stanowią największe zagrożenie dla wydajności systemu sprężonego powietrza, dlatego skupiają się na złączach. Chociaż złącza odgrywają istotną rolę, należy wziąć pod uwagę dodatkowe aspekty, gdyż mogą one mieć bardziej znaczący wpływ na efektywność systemu rurociągów niż wycieki.
Straty ciśnienia
Przesyłanie powietrza w rurociągach generuje straty powodowane tarciem dlatego dobrze jest stosować tzw. rury gładkie. Dodatkowe straty wywołują wszelkie zmiany kierunku przepływu np. kolana, trójniki oraz armatura. Ostre kolanka w systemach przewodów sprężonego powietrza utrudniają prędkość przepływu, dlatego też, jeśli to możliwe, należy unikać kątowych narożników instalacji rurowej. Chociaż prosty rurociąg sprężonego powietrza jest zawsze najskuteczniejszą metodą jego transportu, jeśli trzeba skręcić z rurociągiem (zainstalować kolanko), należy wyeliminować ostre zakręty i zamiast tego zastosować kolanka o kącie od 30 do 45 stopni.
Średnica rurociągów
Zwyczajowo przewód podłączony do sprężarki posiada dokładnie taką samą średnicę jak średnica wylotu ze sprężarki. Może być to jednakże błędem, gdy spowodowuje nadmierne straty ciśnienia negatywnie wpływające na efektywność pracy urządzenia.
Parametrem dobrze wspomagającym dobór rurociągu jest prędkość strumienia powietrza. Zbyt duża prędkość powoduje stratę ciśnienia, która jest proporcjonalna do kwadratu prędkości. Jeśli więc prędkość jest za duża – strata rośnie z jej kwadratem. Prędkość w kolektorach sprężarek nie powinna przekraczać 5–7 m/s, w głównych arteriach przesyłowych 10 m/s, a dopiero na przyłączach można zaakceptować na możliwie najkrótszym odcinku prędkość do 15 m/s. Należy pamiętać, iż aby uniknąć strat, powinniśmy mieć możliwie duży przekrój i możliwie krótki odcinek przesyłowy. Strata przesyłowa w warunkach idealnych to 0,1 bar od sprężarkowni do punktu końcowego sieci. Natomiast dobra praktyka sugeruje zachowywanie straty przesyłowej nie większej niż 2–5% ciśnienia początkowego.
Punkty odbioru sprężonego powietrza
Przy projektowaniu instalacji należy nie dopuścić do przedostania się wody do punktu odbioru. Dlatego stosuje się tzw. „łabędzią szyję” – najczęściej spotykaną w instalacjach wykonanych z miedzi, stali ocynkowanej czy plastiku. Powietrze znajduje ujście u góry dzięki czemu woda pozostaje w głównej rurze. To rozwiązanie starszego typu, gdyż obecnie dostępne są już rozwiązania, gdzie specjalnie zaprojektowane trójniki tak kierują strumień powietrza, aby wyodrębnić z niego zanieczyszczenia. Takie rozwiązanie od dawna posiada BOGE w swoim systemie rur aluminiowych AIRficient©
Materiał rurociągów
Najczęściej używane materiały do budowy instalacji sprężonego powietrza to: stal czarna, ocynkowana i nierdzewna, tworzywa sztuczne, miedź oraz aluminium.
W przypadku ocynkowanej stali znaczenie ma jakość ocynkowania wewnątrz. Jeśli pojawi się korozja, sprężone powietrze może ulec zanieczyszczeniu. Montaż, a zwłaszcza dobre uszczelnienie rur ze stali ocynkowanej nie jest łatwe. Takie systemy stanowią istotne obciążenie dla sprężarkowni, które często są budowane na bazie lekkich konstrukcji stalowych. W przypadku stosowania połączeń stałych (np. spawanie) wszelkie rozbudowy i modernizacje cechują się dużymi nakładami.
Instalacje ze stali nierdzewnej są stosowane wszędzie tam, gdzie wymagane jest powietrze o bardzo wysokiej klasie czystości lub istnieją wymagania sanitarne związane z rodzajem produkcji.
Zaletą instalacji z tworzyw sztucznych jest niski koszt zakupu i montażu. Wadą większości tworzyw sztucznych są ich zmienne w czasie własności mechaniczne: twardnieją, łatwiej pękają. W większości przypadków stosuje się połączenia zgrzewane lub klejone, co także utrudnia szybką przebudowę. W tym punkcie należy zwrócić uwagę na PVC – lekki, niedrogi i dostępny w każdym markecie budowlanym, który wiąże się, jednakże, z ryzykiem. Dotyczy to problemu eksplozji (!), a ponadto kleje używane do montażu instalacji nie są „kompatybilne” ze wszystkimi typami olejów sprężarkowych. Może to być przyczyną przewodzenia ładunków elektrostatycznych powodujących porażenia elektryczne lub nawet prowadzące do powstania zapłonu w przypadku kontaktu z palnymi oparami czy też pyłami. Zdarzało się, iż PVC pękało na skutek wysokiej temperatury oraz wibracji generowanych przez (np. tłokową) sprężarkę. Dlatego też nie należy stosować rur PVC w instalacjach sprężonego powietrza.
W przypadku miedzi ograniczeniem są wymagania co do specyfikacji materiałów i połączeń dla sprężonego powietrza i gazów technicznych.
Wręcz idealnie prezentują się rurociągi wykonane z aluminium: lekkie, łatwe w montażu, szczelne oraz odporne na korozję. Dzięki modułowej budowie wszelkie zmiany konfiguracji instalacji dokonuje się szybko i prosto. W porównaniu z kosztami zakupu wcześniej wymienionych instalacji, koszty materiału są znacznie wyższe, co wcale nie oznacza, że cała instalacja będzie droższa, ponieważ koszty robocizny są wyraźnie niższe.
Poprawne wykonanie montażu rurociągów
Szczególną uwagę zwraca aluminium, gdyż stopy aluminium są drugimi po stopach żelaza najczęściej stosowanymi materiałami w budowie konstrukcji. Tym niemniej niewłaściwe zaprojektowanie konstrukcji czyli łączenie aluminium bezpośrednio z miedzią czy mosiądzem może powodować korozję galwaniczną, czyli wywołaną kontaktem dwóch elementów metalowych o różnym potencjale elektrycznym, połączonych ze sobą w sposób ciągły w obecności elektrolitu. W ten sposób dochodzi do procesu elektrochemicznego wytwarzającego prąd elektryczny, który powoduje korozję jednej z dwóch elektrod. Korozji ulega elektroda z „mniej szlachetnego” metalu (anoda), podczas gdy katoda jest chroniona przed tym procesem. W większości kombinacji z innymi metalami aluminium jest metalem mniej szlachetnym. Dlatego też ryzyko wystąpienia korozji elektrochemicznej jest dla aluminium większe niż dla pozostałych metali konstrukcyjnych.
O czym należy pamiętać aby uniknąć korozji galwanicznej w układach przewodów aluminiowych ?
- Nie łączymy aluminium bezpośrednio z miedzią czy mosiądzem, łączymy ze stalą
- Nie łączymy aluminium ze stalą galwanizowaną, gdyż stal taka pokryta jest cynkiem, który jest metalem bardziej szlachetnym niż aluminium. Z tego właśnie powodu to aluminium narażone jest na niszczenie.
- Podobnie nie łączymy aluminium ze stalą szlachetną
- Pewnym sposobem jest także izolacja elektryczna między powierzchniami metali czyli przerwanie mostka elektrolitycznego (np. przez malowanie).
