ELEMENTE DE TEHNOLOGIE IDUSTRIALA

ELEMENTE DE TEHNOLOGIE IDUSTRIALA

Procese tehnologice

Generalitati

emnificatia termenului de tehnologie a evoluat in timp de la un sens mai restrans la intelesuri mai complexe, ca urmare a unei veritabile expansiuni a domeniului de actiune a tehnologiei.

Astfel, la inceputul cuvantul tehnologie realizandu-se din cuvintele grecesti tehnos arta, mestesug si logos = stiinta, conducea la definirea tehnologiei ca pe o stiinta a mestesugurilor sau o arta a producerii de bunuri, deci, era strans legata de productia de bunuri materiale. Mai tarziu aceasta a inclus si prestatiile de servicii cu caracter tehnic (ca de exemplu transporturile, reparatiile, gospodaria comunala ), iar in prezent se manifesta tendinta extinderii cercetarii tehnologice la activitati situate in sfera productiei spirituale, cum ar fi domeniul unor activitati avand ca obiectiv organizarea timpului liber, ca sportul si turismul.

In ceea ce priveste, ne vom orienta, precadere, in sensul definirii cuprinse in Dictionarul politehic [24] si care defineste tehnologia ca totalitatea cunostintelor asupra procedeelor si mijloacelor de fabricare si de prelucrare a materialelor, cum si de fabricare si executare a pieselor si sistemelor tehnice

Procesul tehnologic poate fi definit ca ansamblul operatiilor executate pentru obtinerea unui produs sau prin care se realizeaza asamblarea unui sistem tehnic.

Operatiile pot fi concomitente sau ordonate in timp, iar obtinerea produsului se poate face prin: extragere, prelucrare sau asamblare.

Procesul tehnologic poate fi realizat prin mai multe metode tehnologice, iar acestea prin mai multe procedee.

Metodele tehnologice indica schimbarile esentiala de forma, de structura si de compozitie chimica necesare pentru realizarea unui produs , iar procedeele tehnologice indica modul concret, respectiv mijloacele tehnice prin care se realizeaza procesul tehnologic de obtinere a unui produs.

Operatiile tehnologice reprezinta etapele in care se realizeaza transformarea sau prelucrarea materiei prime, iar succesiunea acestora intr-un flux prin care se realizeaza procesul tehnologic constituie fluxul tehnologic. Acesta poate fi principal, in situatia in care este format din fazele principale de fabricatie, cuprinzand transformarile materiei prime pana la produsul finit (de ex. lapte--> unt) si costa din diferite tipuri de lucrari si operatii caracteristice pentru fiecare ramura industriala.

Fluxurile tehnologice secundare se desfasoara in paralel cu cel de baza si au ca scop asigurarea conditiilor materiale necesare pentru ca acestea sa se desfasoare in cele mai bune conditii(alimentarea cu apa, procesele de automatizare etc.) sau prin care se executa prelucrarea produselor secundare rezultate din fazele principale( valorificarea razei rezultate la fabricarea untului prin prepararea unor produse lactate dietetice).

Procesul tehnologic este alcatuit din faze de fabricatie care, la randul lor, constau din grupe de operatii ce pornesc de la o anumita materie prima (sau produs intermediar) si printr-o anumita succesiune conduc la realizarea unui produs intermediar sau a unui produs finit.

Indiferent care ar fi tipul de proces tehnologic, pentru realizarea produselor finite trebuie sa existe, in afara de forta de munca, unul sau mai multe obiecte ale muncii (bunuri materiale ale pamantului, materii prime, materiale) si mijloace de munca (utilaje, cladiri etc. ).

Rezervele naturale sunt rezerve sau surse de mijloace naturale succesibile sa fie valorificate intr-o anumita imprejurare sau un anumit moment. Acestea reprezinta bogatii ale pamantului (care din punct de vedere economic cuprinde apa si aerul), cum sunt sursele de apa, zacamintele de substante minerale utile, padurile, animalele si pasarile salbatice, pestii etc.

Materiile prime sunt produse naturale sau semifabricate care constituie un material de fabricatie (profile metalice, fibre textile etc.).

Materialele sunt materii prime sau semifabricatele (chiar prelucrate in piese) din care se confectioneaza bunuri materiale, sara o transformare ulterioara a lor afara de o eventuala operatie de prelucrare mecanica (taierea si deformarea materialelor, teserea sau impletirea unor fire.

Din punct de vedere al relatiei dintre materialele sau materiile prime folosite din bunurile produse acestea pot fi principalele sau de fabricatie si auxiliare. Din materiile primite si materialele de fabricatie rezulta produsele de baza urmarite de procesul de fabricatie. Materialele auxiliare sunt cele intrebuintate pentru producereaunui bun, dar care nu se regasesc sub nici o forma in bonul produs (lubrifiantii folositi pentru ungerea masinilor pentru instalatii, catalizatorii etc.). Dupa unii autori, combustibilul, care nici el nu se regaseste in bunul produs, nu este considerat material auxiliar.

Tipuri de procese tehnologice

Activitatea intreprinderilor industriale se desfasoara pe baza unui proces de productie, in care procesul tehnologic este o parte importanta.

Procesele tehnologice pot fi clasificate in functie de mai multe criterii:

a)      Dupa natura obiectultui muncii si scopul lor se pot distinge:

Ø      procese tehnologice de extractie care au drept scop extragera unor materii prime din resursele naturale;

Ø      procese tehnologice de prelucrare care au ca scop transformarea materiilor prime si a diferitelor materiale in produse.

b)      Dupa modificarile pe care le sufera substantele supuse prelucrari se disting:

Ø      procese tehnologice fizico-mecanice in care obiectul muncii isi modifica numai forma, locul si unele din proprietatile fizice;

Ø      procesele tehnologice chimice in care se modifica insasi structura chimica a substantelor care constituie obiectul muncii;

Ø      procesele tehnologice combinate intalnite in unele industrii in care se utilizeaza atat produsele fizico-mecanice cat si cele chimice.

c)      Dupa modul de desfasurare in timp procesele tehnologice pot fi:

Ø      procese tehnologice sau discontinue in care instalatia este incarcata cu materie prima, iar dupa efectuarea procesului, produsul este inarcat din instalatie;

Ø      procese continue in care functionarea instalatieinu se intrerupe, alimentarea cu materie prima facandu-se continuu pe masura eliminarii unei cantitati corespunzatoare de produs finit din instalatie (reactor, coloana de distilare);

Ø      procese combinate sau semicontinue in care unele agregate lucreaza continuu, iar altele discontinuu.

d)          In functie de caracterul prelucrarii obiectului muncii, procesele tehnologice se pot grupa in:

Ø      procese directe sau simple in care rezulta un singur produs din prelucrarea unui singur tip de materii prime;

Ø      produse sintetice de productie in care produsul finit este rezultatul prelucrarii simultane prin procedee mecanice sau chimice a mai multor tipuri de materii prime;

Ø      procese analitice in care dintr-un singur fel de materie prima se obtin mai multe produse finite;

Procesele tehnologice pot fi clasificate din punct de vedere al scopului urmarit si al participarii la transformarea materiei prime in produs finit, dupa cum urmeaza:

Ø           procese de baza care constatau in transformarea materiei prime in produs finit, pe fluxul tehnologic principal;

Ø           procese auxiliare care nu participa direct la transformarea materiei priime in produs finit;

Ø           procese de deservire care au drept scop deservirea proceselor tehologice de baza si a celor auxiliare (de exemplu transportul materiei prime, controlul tehnic de calitate etc.).

Suma acestor tipuri de procese, care concura la realizarea unui produs finit constituie procesul de productie.

Prezentarea unui proces tehnologic poate fi facuta pe baza unei scheme de principiu care sa cuprinda fluxul tehnologic sau al unei scheme tehnolohice care cuprinde succesiunea utilajelor (reprezentate conventional) corespunzatoare operatiilor prin intermediul carora se realizeaza procesul thnologic.

Tehnologia ca sistem

Abordarea sistematica, in esesnta, consta in prioritatea acordata ansamblului fata de elementele componente ale acestuia si indeosebi in studierea relatiilor dintre aceste elemente, in conditii dinamice, de transformari continue a raporturilor dintre ansamblu si mediu.

Cea mai simpla si in acelasi timp sugestiva imagine a unui sistem este prezentata in fig. 2, in care:

y1

sistemul S cuprinde o serie de elemente, legate intre ele prin anumite relatii cunoscute. Intrarile in sistem, notate cu y, reprezinta actiunile mediului asupra sistemului, iar iesirile y` reprezinta actiunile sistemului asupra mediului.

Functiunile sistemului sunt descrise de relatiile dintre intrarile si iesirile sistemului. Functiunea sistemului S este de a transforma intrarea y in iesirea y

Sructura sistemului este definita de natura elementelor care il compun si de relatiile stabilite intre aceste elemente. Interconectarea elementelor constituie o conditie de existenta a sistemului. Tocmai integrarii elementelor in cadrul sistemului i se datoreste legea conform careia, valoarea unui sistem este mai mare decat suma valorilor partilor ale componente.

Aceasta succinta prezentare a conceptului de sistem evidentiaza oportunitatea abordarii sistematice a problemelor de tehnologie.

Conceptia tehnologica trebuie sa nu se bazeze numai pe cunosterea modului in care trebuie executata fiecare operatie in parte ci, mai ales, pe eficienta ansamblului de elemente necesare indeplinirii in conditiile cele mai bune a sarcinii stabilite prin tema.

Functiunea sistemului tehnologic este definita prin intrarile si iesirile sale (Fig. 3). Intrarile in sistem sunt constituite din materiale, energie (cea care efectueaza munca propriuzisa) si informatii (ansamblul de date din documentatia tehnica pe baza carora se desfasoara procesul tehnologic).

Iesirile din sistem reprezinta rezultatul matterial al muncii: in general un produs oarecare. Forma sub care se pezinta acest rezultat poate fi materie si/sau enrgie, purtand o anumita cantitate de informatii. Pe masura ce asupra unui produs se depune mai multa munca creste continutul informatiilor in acesta. Sub aspectul transformarilor la care sunt supuse fluxurile materiale, energetice si informationale ale sistemului tehnologic, acesta poate fi denumit ca un ansamblu de mijloace tehnice si de relatii intre aceste mijloace, care transforma fluxurile materiale si informationale cu ajutorul energiei, astfel incat materialul se incarca cu informatii [22].

Pentru a cunoste structura sistemului tehnologic este necesara descompunerea acestuia in elemente componente, in subsisteme, iar pentru sistemele tehnologice sunt utile descompunerile care scot in evidenta subfunctiunile de baza care se regasesc sub aspecte diferite la orice astfel de sistem.

In orice sistem tehnologic exista:

Ø      sistemul tehnologic care cuprinde masini unelte, aparate sau utilaje tehnologice, scule si dispozitive, astfel alese incat sa execute operatiile prevazute;

Ø      subsistemul de control care consta in mijloacele tehnice destinate verificarii calitatii operatiilor executate;

Ø      subsistemul de manipulare care cuprinde mijloacele ce asigura miscarile de tranfer, impartire, adunare, orientare, pozitionare, la depozitare a materiilor prime, semifabricatelor si a unor scule si dispozitive, aparate de control etc.;

Ø      subsistemul de comanda care asigura desfasurarea ordonata a operatiilor in timp si in spatiu conform programului stabilit, determina modificarea parametrilorin functie de rezultatele cantitative si calitative obtinute in desfasurarea procesului si indeplineste functii complexe de optimizare.

orice sistem tehnologic, indiferent de nivelul sau de automatizare pote sa fie reprezentat sub forma unui sistem cu stari finite, compus din cele patru subsisteme mentionate (fig. 4).

Abordarea sistemica a tehnologiei nu reprezinta numai o schimbare de metoda de lucru ci o importanta rezolutie in gandire.

Astfel, se introduce in modul de gandire tehnica un concept unitar, valabil pentru oricare proces de munca, concept care face sinteza dintre metoda de munca si echipamentele necesare desfasurarii acestei munci.

Aceste relatii pot conduce la punerea in valoare a numeroase cai de crestere a eficientei programului de munca si de reducere a cheltuielilor de investitii, iar in final la economii importante de munca umana. Relatiile cuprinse in structura sistemului tehnologic isi pastreaza caracterul unitar, independent de domeniul de desfasurare a muncii umane.Conceptul in sine, de sistem tehnologic si regulile de structurare a acestor sisteme isi pastreaza valabilitatea, atat pentru realizarea unui proces de productie din industria constructoare de masini, de ex., cat si pentru unul din industria chimica sau industria alimentara. In toate aceste domenii sinteza utilaj-metoda ajuta la definirea elementelor comportamentale ale sistemului.

In al doilea rand, in cadrul procesului de conceptie tehnica, efortul principal de creatie va fi redirijat de al conceptia izolata a elementelor la conceptia integrata a sistemului. In acest sens, in primele faze vor fi pecizate relatiile sistemului cu exteriorul si in continuare se vor defini structurile sistemului, a subsistemelor si a relatiilor dintre subsisteme. Dupa ce este astfel clasificata functionarea fiecarui sistem, se va putea trece la proiectarea detaliata a elementelor componente ale instalatiilor, masinilor, aparatelor sau ansamblelor din care se compune sistemul.

O alta cerinta impusa echipamentelor destinate sa functioneze in cadrul unui sistem este interconectabilitatea. Astefel, pentru ca doua sau mai multe utilaje tehnologice sa fie interconectabile este necesar ca aparatura de comanda (electrica, electronica, etc.) sa aiba parametri comuni (de ex., aceleasi semnale de intrare si iesire), iar capacitatile de lucru sa fie sincronizate sau sincronizabile.

In conditiile actuale caracterizate printrun progres tehnic deosebit de alert conceptia statica asupra dotarii proceselor de productie trbuie sa fie inlocuita cu o conceptie dinamica pentru a face fata competitivitatii.

Astfel optimizarea tehnologica se poate obtine numai prin adaptarea operativa a mijloacelor tehnice de productie la cerintele de innoire.

Schimbarea functiunii sistemului impune adaptarea acestuia in totalitate la noile cerinte.

In cadrul eforturilor intreprinse in directia imbunatatirii proceselor de productie sunt urmarite cu deosebire o serie de aspecte, dintre care amintim:

Ø      cresterea productivitatii muncii;

Ø      reducerea consumului de energie;

Ø      cresterea preciziei executiei;

Ø      cresterea sigurantei funcionarii sistemului tehnic;

Ø      prelungirea vietii medii a sistemului tehnic;

Ø      protectia muncii etc.

Toate aceste obiecte pot fi atinse la un nivel mai superior prin automatizare.

De fapt automatizarea consta in echiparea unui sistem tehnic cu automate, pentru conducerea si efectuarea automata a unui complex de informatii.

Automatizarile cele mai importante sunt cele de reglare, de comanda (directa si la distanta), de semnalizare (directa si la distanta), de control, de protectie etc.

Sistemul de automatizare asigura, fara interventia omului, transmiterea si efectuarea unei comenzi initiale caracterizata printro marime de comanda a, cu scopul de a modifica si de a stabili in mod corespunzator valorile unei marimi comandate b, care este o caracteristica a instalatiei automatizate.

Pentru explificare, se prezinta o schema simplificata de automatizare a reglarii debitului de combustibil la sistemul de incalzire al cazanului unui generator de abur, prin convertirea marimii de comanda a intr-o alta marime, intr-un traductor.

Continuturi medii in componenti utili ai principalelor minereuri

Continutul minim extractibil reprezinta continutul de la care minereul nu mai poate fi preparat in conditii economice cu tehnica actuala, iar cantitatea de substanta dintr-un zacamant care nu poate fi folosita economic constituie rezerva de bilant.

Continutul minim extractibil este limitat de procentul mare de steril continut in zacamant de procedeele speciale si ne economice de preparare de conditile grele de exploatare.

In cazul concentrarii prin flotatie continutul minim extractibil este continutul de metal in sterilele uzinei de preparare.

Rezervele carora nu li se cunosc in detaliu compozitia exacta, calitatea si tehnologia de extractie a substantei utile constituie rezervele de prognoza.

Comportarea tehnologica a acestor zacaminte se stabileste prin comparare cu zacamintele similare cunoscute.