Instalacje chłodzenia - trwale czyste

Fizyczna metoda uzdatniania wody zapobiega problemom pojawiającym się w procesie produkcyjnym.

W technologii tworzyw sztucznych najważniejszym obszarem, który zwiększa konkurencyjność przedsiębiorstw i gwarantuje ich przyszły sukces, to uzdatnianie wody chłodniczej. Aby sprostać wymaganiom dotyczącym ekonomiczności i zrównoważonego rozwoju, metody uzdatniania wody powinny opierać się na technologii, która nie wykorzystuje środków chemicznych, ani nie generuje dodatkowych kosztów związanych z utrzymaniem i eksploatacją.

Pożądane właściwości

Systemy do uzdatniania wody chłodniczej powinny gwarantować optymalną pracę nie tylko nowych, ale także już eksploatowanych obwodów chłodniczych. Efektem musi być wydajna produkcja seryjna części o niezmiennej jakości. Ważne jest zatem nie to, aby spełniać wymogi dotyczące określonych parametrów wody, lecz aby kompleksowo wpływać na redukcję osadów, korozji i rozwoju mikroorganizmów.

Alternatywne rozwiązania techniczne

Technologia uzdatniania wody Bauer opiera się na podzespołach elektronicznych sterowanych mikroprocesorem, które wytwarzają zmienne pole elektromagnetyczne. Pole elektromagnetyczne sprawia, że energia odprowadzana jest do wody. Wszystkie naładowane ujemnie/dodatnio cząstki wprawiane są w drgania, struktury wodne, tzw. klatki, znajdujące się dookoła rozpuszczonych jonów, zostają przerwane, dzięki czemu jony mogą wchodzić ze sobą w reakcje. Energia wprowadzona do układu w sposób radialny w momencie uzyskania rezonansu odprowadzana jest również osiowo do kierunku rury (Rysunek 2).

Ta metoda uzdatniania wody wykorzystywana jest od przeszło 15 lat, głównie w technice instalacyjnej. Od ponad 3 lat takie rozwiązania wykorzystywane są również na skalę przemysłową w procesach technologicznych tworzyw sztucznych. Łącznie zainstalowanych jest ponad 10000 systemów.

Jednostka do uzdatniania wody z urządzeniem sterującym

Zasada działania zmiennego pola elektromagnetycznego

Skutki osadów

Odkładanie się nowych osadów zostaje zredukowane do minimum, ponieważ twardość wody przyczynia się do tego, że zamiast powstawania kamienia dochodzi do krystalizacji, w wyniku której powstają kryształy elektrycznie obojętne. W przeciwieństwie do metody zmiękczania wody, w przypadku fizycznego uzdatniania wody twardość wody, tzn. równowaga węglanowo-wapniowa, nie ulega zmianie. Powstawaniu kamienia zapobiega powstawanie w wodzie zarodków krystalizacji oraz ich rozwój. Tworzenie się zarodków krystalizacji prowadzi do tego, że węglany wapnia osadzają się głównie w wodzie, na zarodkach, a nie na powierzchni rur, kanałów do wyrównywania temperatury ani wymienników ciepła.

Osady

Skutki korozji

Ochronna warstwa tlenkowa uszkadzana jest przez składniki wody, np. sole, chlorki, siarczany lub jony metalowe, które osadzają się na powierzchni i wchodzą z nimi w interakcje. Jeśli do struktur wodnych odprowadzana jest energia, działa ona na jony, powodując rozpad i tworzenie się nowych struktur oraz zmianę stopnia rozpuszczalności wody. Skutkiem jest m.in. oddziaływanie na granicę płynności względem ścian oraz równowagę wapna i kwasu węglowego. Przyczyną korozji są przede wszystkim brakujące lub uszkodzone warstwy wierzchnie. Ponieważ w wyniku uzdatniania wody dochodzi do obniżenia interakcji i odkładania się osadów do minimum, a w przypadku istniejących układów do ich rozkładu, procesy korozji ulegają zanikowi, warstwa tlenkowa natomiast wzmocnieniu i odnowieniu.

Korozja

Skutki rozwoju mikroorganizmów

Za pomocą światła i tlenu mikroorganizmy tworzą związki o długich łańcuchach, tzw. pozakomórkową matrycę polimerycznych substancji (EPS). Ta matryca, inaczej nazywana także biofilmem, umożliwia osadzanie się zarodków, wypełnia przestrzeń pomiędzy mikroorganizmami i przyczynia się do zachowania trójwymiarowej struktury całego układu. Zmienne pola elektryczne oddziaływują na biofilmy, powodując ich rozpad. W ten sposób baza umożliwiająca rozwój bakterii i alg ulega zniszczeniu, a korozja spowodowana drobnoustrojami zostaje zahamowana.

Rozwój mikroorganizmów

Liczy się wynik

Fizyczna metoda uzdatniania wody opiera się na wynikach. Decydującym czynnikiem jest produkcja seryjna, a tym samym wydajność narzędzi i systemów termostatowania. W przeciwieństwie do chemicznych sposobów uzdatniania wody w tym przypadku nie można w tak bezpośredni sposób oddziaływać na parametry wody, ponieważ parametry te po części same na siebie wpływają i zmieniają się również przy zmiennych warunkach roboczych.

Parametry wody w obiegach chłodniczych maszyn i urządzeń wykazuje wyraźną zmianę po montażu jednostki do uzdatniania wody. Przykładowo, przewodność elektryczna zmniejsza się w ciągu 7 miesięcy o 76%, w tym samym czasie łączna zawartość żelaza obniża się o 72%. Łącznym efektem jest osłabienie podatności całego systemu na korozję, nowe ślady korozyjne ulegają zmniejszeniu, a istniejące warstwy rdzy i osady rozkładają się i zostają wychwycone przez filtr do dokładnego oczyszczania. Po zamontowaniu jednostki do uzdatniania wody zahamowaniu ulega również odkładanie się molibdenu. Pomimo tego wartości nie zmniejszają się nagle do zera, ponieważ w wodzie znajdującej się w obwodzie oraz w osadach nadal znajduje się dużo molibdenu.

W porównaniu do zasilania obwodów w wodę pochodzącą z miejskich wodociągów, procesów rozpuszczania oraz filtracji wartość będzie wynosiła ok. zero.

Przewodność elektryczna przed i po montażu systemów Bauer WT

Zawartość żelaza i molibdenu przed i po montażu systemów Bauer WT

Analiza kosztów

Dodatkowe koszty generowane przez osady, korozję i biofilmy - dodatkowo potrzebna energia: Osady składają się najczęściej z mieszaniny różnych substancji i charakteryzują się różnym stopniem porowatości. Z tego względu trudno określić współczynnik przewodnictwa cieplnego. Przyjęta uśredniona wartość „przewodnictwa cieplnego” dla warstwy osadu o grubości 1 mm oznacza potrzebną, dodatkową energią rzędu 4,5%. W tym przypadku przedstawiono wyłącznie skutek słabszego przewodnictwa cieplnego. Zmniejszenie zdolności przepustowej w wyniku zmniejszonego przekroju nie została uwzględniona.

Koszty energii w zależności od osadów

Przyjęte koszty:

• warstwa osadu o grubości 1 mm w kanale chłodniczym prowadzi do zwiększenia temperatury ściany narzędzia o 2,5 st.C.
• Z tego wynika wydłużenie czasu chłodzenia o 5%.
• Proces produkcyjny realizowany w systemie 3-zmianowym.
• 6000 godzin produkcyjnych.
• Stawka godzinowa za eksploatację maszyny 20,-.
• 20 wtryskarek, siła zwierania każdej maszyny wynosi 1000 kN.
• Części techniczne, temperatura narzędzi 70-90 st.C.
• Ilość wyprodukowanych części 800 t. Cena 2,-/kg.
• kWh za 0,17 euro.

Dodatkowe koszty spowodowane korozją i osadami

Dodatkowe koszty w przypadku eksploatacji 20 wtryskarek wynoszą minimum 171300,- euro.
Inwestycja w system do fizycznego uzdatniania wody zamortyzuje się po upływie 6, najpóźniej 12 miesięcy.

Ekonomicznie i zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju

Na konferencji klimatycznej w Paryżu, w 2015 roku, postanowiono określić cele związane ze zrównoważonym rozwojem oraz poddać je odpowiednim kontrolom. Najważniejszym założeniem jest dbanie o czystość powietrza, kolejne dotyczą emisji C02, zużycia wody oraz gospodarki ściekami. Aby przedsiębiorstwa były w przyszłości konkurencyjne, ważnym czynnikiem jest nie tylko ekonomiczność, ale także zrównoważony rozwój. Takie wymagania stawia polityka konkurencyjności, postępowania certyfikacyjne, analizy dostawców oraz przyszłe normy i wytyczne.

Redukcja osadów, korozji i rozwoju mikroorganizmów w obwodach chłodniczych pozwoli nie tylko przedsiębiorstwom przemysłu tworzyw sztucznych do automatycznego dołożenia swojej cegiełki do ochrony środowiska i spełnienia politycznych i społecznych wymagań.

Doświadczenia użytkowników

Zakłady referencyjne działające w branży związanej z technologią wytłaczania i wtrysku potwierdzają pozytywny wpływ fizycznego uzdatniania wody w oparciu o zmienne pole elektryczne. Niektóre z nich dzielą się również własnymi spostrzeżeniami odnośnie kilkuletniego doświadczenia w tym zakresie; a w ich wypowiedziach zawsze pojawia się montaż urządzeń w istniejących obwodach chłodniczych (Zdjęcie 10).

Zakłady referencyjne z branży związanej z technologią wtrysku tworzyw

Podsumowanie najważniejszych doświadczeń użytkowników

• nie stosuje się środków chemicznych
• pozytywny wpływ na obwody chłodnicze, urządzenia do wyrównywania temperatury i narzędzia
• niższe koszty utrzymania
• produkcja części odlewanych ciśnieniowo o stałych parametrach i niezmiennej jakości
• czysta woda
• po upływie roku wymiana wody nie jest jeszcze konieczna
• uszczelki i elastyczne przewody nie są narażone na agresywne działanie
• optymalne działanie zaworów, gniazd i czujników
• prosta i jasna obsługa, wyraźnie zmniejszona liczba przeprowadzonych badań próbek wody.

Wnioski

Fizyczna metoda uzdatniania wody oparta na zmiennych polach elektrycznych i dokładnej filtracji wpływa na wydajną obróbkę tworzyw sztucznych i produkcję części o niezmiennej jakości zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju. Czas amortyzacji systemu wynosi mniej niż 12 miesięcy.

Serwis

Zajmujemy się badaniem stanu faktycznego, przeprowadzamy analizy i sporządzamy zalecenia.

W szczególności badamy następujące aspekty:

• Elementy obwodów chłodniczych
• Warunki robocze
• Uzdatnianie wody
• Analizy próbek wody
• Filtracja
• Problemy i pytania
• Nakłady związane z utrzymaniem

Zapraszamy do zwrócenia się do nas z zapytaniem. Dokonamy weryfikacji istniejącego stanu i zaproponujemy najlepsze rozwiązanie bezchemicznego uzdatniania wody procesowej.

Kontakt:
VGT Polska Sp. z o.o.
Powstańców 66
31-670 Kraków
Tel. +48 12 281 34 87 (88)

Uzdatnianie wody - jakość to kwestia priorytetowa