La lavorazione della gomma è una delle applicazioni in cui la qualità dell'aria compressa è più importante di quanto si pensi. Se si entra in uno stabilimento di pneumatici o in una fabbrica di articoli in gomma, ci sono sistemi pneumatici ovunque: pulizia degli stampi, espulsione dei pezzi, movimentazione dei materiali, controlli strumentali. Ma la gomma è appiccicosa e non si adatta bene ai contaminanti. Basta una piccola nebbia d'olio nelle linee d'aria e improvvisamente si verificano problemi di adesione, difetti superficiali o si accumulano scarti.
L'ho visto succedere. Una struttura che utilizzava un compressore lubrificato standard, pensando che non fosse importante, e poi passava settimane a cercare problemi di qualità che risalivano a tracce di olio nell'aria compressa. Quindi, quando si tratta di scegliere un compressore d'aria per gomma applicazioni, la conversazione inizia con la qualità dell'aria e non si sposta di molto da lì.
Perché la qualità dell'aria è importante per un compressore d'aria per gomma
La gomma allo stato grezzo è ricettiva. Raccoglie qualsiasi cosa tocchi, compresa quella contenuta nell'aria compressa utilizzata per soffiare via gli stampi, trasportare i pezzi o azionare le attrezzature adiacenti.
Il problema della contaminazione da petrolio
Un compressore a vite a iniezione d'olio standard lascia in genere 2-5 parti per milione di olio nell'aria di scarico. Non sembra molto. Ma nella lavorazione della gomma, questa piccola quantità può:
Causano difetti superficiali sui pezzi stampati
Interferiscono con l'incollaggio o l'adesione in prodotti multistrato
Creare macchie visibili su articoli in gomma di colore chiaro
Contaminare i distaccanti per stampi
Alcune aziende produttrici di gomma sono riuscite a far funzionare i compressori a iniezione d'olio e la filtrazione. Ma la filtrazione non è perfetta. I filtri a coalescenza rimuovono gli aerosol di olio liquido, ma il vapore dell'olio passa attraverso di essi. I filtri a carbone attivo catturano il vapore, ma hanno una durata limitata e devono essere sostituiti regolarmente. Una volta saturi, l'olio passa.
Problemi di umidità
Anche la gomma non ama l'acqua. L'umidità presente nell'aria compressa può causare la formazione di bolle nei pezzi stampati, influire sulla stabilità dimensionale e favorire la corrosione degli stampi. Un essiccatore non è indispensabile. La domanda è quale sia il punto di rugiada effettivamente necessario.
Tipi di compressori per la produzione di gomma
Non tutte le tecnologie di compressione sono ugualmente adatte alla gomma. Ecco un rapido confronto.
| Tipo di compressore | Qualità dell'aria | Il migliore per | Scambi di opinioni |
|---|---|---|---|
| Vite rotante a iniezione d'olio | Olio presente (deve essere filtrato) | Aria generale dell'impianto, operazioni non critiche sulla gomma | Costo iniziale ridotto; manutenzione continua del filtro |
| Vite rotante senza olio | 100% aria senza olio | Pulizia degli stampi, espulsione dei pezzi, processi critici | Costo iniziale più elevato; elimina il rischio di contaminazione |
| A rotazione (lubrificato a olio) | Olio presente | Piccoli negozi, uso intermittente | Elevata manutenzione; notevole carryover di olio |
| Reciproco (senza olio) | Senza olio | Basso ciclo di lavoro, volume ridotto | Più rumoroso; minore efficienza a servizio continuo |
Per la maggior parte della produzione di gomma, un compressore d'aria senza olio è la soluzione consigliata. Elimina completamente la variabile della contaminazione. Nessun filtro da sostituire, nessun rischio di fuoriuscita di olio, nessun problema di qualità riconducibile all'alimentazione dell'aria.
Compressori a vite senza olio in gomma
In particolare, Compressori a vite senza olio sono particolarmente adatti alla produzione di gomma. Funzionano ininterrottamente, gestiscono i cicli di lavoro tipici della produzione e forniscono aria priva di olio certificata di Classe 0. Ciò significa che non c'è olio misurabile nell'aria in uscita, nemmeno nel vapore. Ciò significa che non c'è olio misurabile nell'aria di scarico, nemmeno il vapore.
Il costo iniziale è superiore a quello di un'unità a iniezione di olio. Ma nella gomma, il costo di un singolo scarto di qualità o di un'interruzione della produzione dovuta alla contaminazione spesso supera la differenza di prezzo. Gli impianti che sono passati da un sistema a iniezione d'olio più filtrazione a uno senza olio, in genere scoprono che il ritorno dell'investimento è più rapido del previsto.
Dimensionamento di un compressore d'aria per la produzione di gomma
Le dimensioni giuste sono importanti. Le operazioni di lavorazione della gomma hanno spesso una domanda variabile: la pulizia degli stampi può utilizzare un flusso elevato per brevi intervalli, mentre la movimentazione dei pezzi avviene in modo continuo con un flusso inferiore.
Calcolo della domanda
Il punto di partenza è l'elencazione di ogni dispositivo pneumatico nell'area di lavorazione della gomma:
Ugelli di soffiaggio dello stampo
Perni di espulsione dei pezzi
Miscelatori o agitatori ad aria compressa
Trasportatori pneumatici per mescole di gomma
Strumentazione e valvole di controllo
Motori pneumatici su attrezzature per la movimentazione dei materiali
Per ognuno, annotate la portata (CFM o m³/min), la pressione richiesta e la frequenza di funzionamento. Poi fate la somma. Ma non limitatevi a fare la somma di tutte le portate massime, che quasi mai si verificano contemporaneamente. Un profilo di carico su un turno tipico fornisce un quadro migliore.
Requisiti di pressione
La maggior parte delle attrezzature per lo stampaggio e la movimentazione della gomma funziona a 80-100 PSI. Tuttavia, le perdite di carico nelle tubazioni, nei filtri, negli essiccatori e nei tubi si sommano. Se il sistema di distribuzione non è dimensionato correttamente, un compressore da 125 PSI alla mandata può erogare solo 90 PSI a uno stampo in tutta la fabbrica.
Per le strutture con lunghi percorsi di tubazioni, a volte la soluzione è quella di passare a un compressore da 150 PSI e regolare la pressione al punto di utilizzo. In questo modo è possibile gestire la caduta di pressione senza sacrificare le prestazioni nei punti più lontani.
Trattamento dell'aria per applicazioni in gomma
Anche con un compressore senza olio, è necessario un trattamento dell'aria. L'umidità è l'altra preoccupazione.
Selezione dell'essiccatore
Gli essiccatori refrigerati sono lo standard per la maggior parte delle applicazioni della gomma. Forniscono punti di rugiada in pressione intorno ai 35-40°F, sufficienti a prevenire la condensa nella maggior parte degli impianti. L'aria in uscita dall'essiccatore non causerà problemi di umidità negli stampi o nei pezzi finiti.
Gli essiccatori sono eccessivi per la maggior parte dei lavori in gomma. Garantiscono punti di rugiada a -40°F, necessari per le tubazioni invernali all'aperto o per processi estremamente sensibili. Ma consumano aria di spurgo (in genere 15-20% del flusso nominale dell'essiccatore) e aggiungono costi operativi. A meno che non ci sia un'esigenza specifica, un essiccatore refrigerato è di solito la scelta giusta.
Requisiti di filtrazione
Con un compressore senza olio, Le esigenze di filtrazione sono più semplici. Un filtro antiparticolato generico (da 1 micron) rimuove le incrostazioni o i detriti che possono entrare nel sistema dell'aria a valle del compressore. Spesso è sufficiente.
Con un compressore a iniezione di olio (se si sceglie questa strada), il filtraggio diventa più esteso:
1. Filtro a coalescenza per aerosol di olio liquido
2. Filtro a carbone attivo per vapori d'olio
3. Filtro antiparticolato per catturare la polvere di carbone
Si tratta di tre filtri da mantenere, con elementi di ricambio che hanno una durata limitata. I costi e la manodopera si sommano.
Affidabilità e ciclo di lavoro nella gomma
La produzione di gomma è spesso soggetta a turni, talvolta 24 ore su 24, 5 giorni su 5, 7 giorni su 7. Il compressore deve essere in grado di gestire questa situazione.
Valutazione del servizio continuo
Un compressore classificato per servizio continuo può funzionare per il 100% del tempo senza surriscaldamento o usura eccessiva. Molte viti rotanti industriali sono classificate per servizio continuo. Le unità alternative più piccole non lo sono: hanno bisogno di tempo per raffreddarsi.
Per gli impianti di gomma che lavorano su più turni, una vite rotante (senza olio o a iniezione di olio) è la categoria giusta. Le unità a pistoni sono più adatte a piccole officine o a compiti di riserva.
Ridondanza
È stato osservato che le strutture di gomma che hanno un solo compressore sembrano avere i guasti peggiori il venerdì prima di un weekend lungo. La presenza di due compressori più piccoli anziché di uno grande offre una ridondanza. Se uno di essi si guasta, la produzione continua a capacità ridotta invece di fermarsi del tutto.
Una configurazione comune prevede un compressore principale dimensionato per 70-80% di picco, con un compressore ritardatario che porta il totale a 100%. Il principale funziona in modo continuo, mentre il ritardatario entra in funzione durante i picchi. Inoltre, si alternano automaticamente per bilanciare i tempi di funzionamento.
Considerazioni sull'installazione
L'ambiente dell'impianto di gomma ha le sue sfide. Calore, polvere dalle aree di compoundazione e talvolta vapori chimici.
Posizione della sala compressori
La sala compressori dovrebbe essere:
- Pulito (lontano dal nerofumo o dalla polvere di compounding)
- Freddo (temperature ambiente inferiori a 100°F per prestazioni ottimali)
- Ben ventilato (i compressori respingono molto calore)
- Accessibile per il servizio
Collocando il compressore in un soppalco o in una sala meccanica separata, lo si tiene lontano dall'area di produzione. Ma l'aria di aspirazione deve essere pulita: se la sala meccanica condivide l'aria con un'area di produzione polverosa, il filtro di aspirazione del compressore si riempirà rapidamente. A volte la soluzione è quella di canalizzare l'aria esterna verso l'ingresso del compressore.
Materiale delle tubazioni
Per gli impianti di gomma, il tubo di ferro nero è tradizionale, ma col tempo si arrugginisce. Le particelle di ruggine finiscono nel flusso d'aria e possono macchiare la gomma chiara. Le tubature in rame o alluminio sono più pulite. L'acciaio inossidabile è eccessivo per la maggior parte degli impianti. Le tubazioni in alluminio sono diventate popolari: sono leggere, resistenti alla corrosione e facili da installare grazie ai raccordi a pressione.
Errori comuni nella scelta
Alcuni errori che continuano a presentarsi nelle strutture in gomma:
- Sottovalutare l'impatto del petrolio: “Aggiungiamo solo dei filtri” sembra ragionevole. Ma i filtri hanno bisogno di manutenzione e quando vengono trascurati, l'olio passa. Il costo di un problema di qualità dovuto alla contaminazione dell'olio di solito supera il risparmio ottenuto con l'acquisto di un compressore a iniezione d'olio.
- Sovradimensionamento del compressore: Un compressore troppo grande va in cortocircuito, il che comporta uno spreco di energia e un'usura prematura di motori e avviatori. I compressori a velocità variabile aiutano a risolvere questo problema, ma sono più costosi.
- Dimenticare lo smaltimento della condensa: I sistemi ad aria compressa producono condensa oleosa (anche i compressori oil-free producono condensa, ma senza olio). Le normative sullo smaltimento variano. Prima della messa in funzione è necessario un piano di gestione della condensa.
- Trascurare la qualità dell'aria di aspirazione: Prelevare l'aria di aspirazione del compressore in prossimità di una fonte di polvere o di un'area di stoccaggio di sostanze chimiche comporta dei problemi. Il compressore ingerisce volentieri tutto ciò che si trova nelle vicinanze.
Domande frequenti
Un compressore d'aria oil-free è davvero necessario per la produzione di gomma?
Per applicazioni critiche come la pulizia degli stampi e l'espulsione dei pezzi, sì. La contaminazione da olio causa difetti superficiali e problemi di adesione. Per l'aria generale dell'impianto (usi non a contatto), l'iniezione di olio con filtrazione può essere accettabile, ma l'assenza di olio elimina completamente il rischio.
Quali sono le dimensioni tipiche di un compressore d'aria per lo stampaggio della gomma?
Le caratteristiche variano notevolmente, ma gli impianti di gomma di piccole e medie dimensioni utilizzano spesso viti rotative oil-free da 50-150 HP, con una portata di 200-700 CFM. I grandi impianti di produzione di pneumatici ne utilizzano molti di più. Si raccomanda una verifica professionale.
Con quale frequenza devono essere sottoposti a manutenzione l'essiccatore e i filtri?
Gli essiccatori refrigerati devono essere controllati mensilmente per gli scarichi della condensa. I filtri devono essere sostituiti quando la perdita di pressione raggiunge il limite fissato dal produttore (in genere 8-10 PSI). Per i compressori senza olio, i filtri antiparticolato possono durare 6-12 mesi; per i compressori a iniezione di olio con filtrazione, i filtri a coalescenza e a carbone devono essere sostituiti ogni 3-6 mesi, a seconda del tempo di funzionamento.
