Lucrare Ionut

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN

CUPRINS

Introducere

Cap. 1 Stadiul actual al spălării şi igienizării echipamentelor în industria alimentară

1.1 Principiile spălării echipamentelor

1.2 Clean In Place (CIP)

1.3 Soluţii tehnice pentru spălarea echipamentelor

Cap. 2 Metodologia de calcul a staţiilor de spălare CIP

2.1 Calculul şi dimensionarea rezervoarelor pentru soluţiile de spălare

2.2 Calculul şi dimensionarea pompelor de CIP tur

2.2.1 Calculul pompelor pentru spălarea rezervoarelor

2.2.2 Calculul pompelor pentru spălarea traseelor

2.3 Calculul şi dimensionarea sistemelor de dozare agent de spălare

concentrat

2.3.1 Calculul pompei de sodă concentrată

2.3.2 Calculul pompei de acid concentrat

2.4 Calculul şi dimensionarea schimbătoarelor de căldură

Cap. 3 Proiectarea staţiilor de spălare CIP

3.1 Diagrama tehnologică - P&ID

3.2 Proiectarea constructivă

3.3 Mediul de proiectare EXCEED

3.4 Modelul tridimensional al staţiei de spălare

Cap. 4 Construcţia staţiilor de spălare CIP

4.1 Echipamente folosite în construcţia staţiilor CIP

4.1.1 Schimbătoare de căldură

4.1.2 Pompe

4.1.3 Robineţi de reglare şi distribuţie

4.1.4 Instrumente pentru măsurarea şi controlul parametrilor de spălare

4.2 Fabricarea staţiilor CIP

4.2.1 Construcţia cadrului suport iunie 2008 - 1 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN 4.2.2 Poziţionarea echipamentelor

4.2.3 Construcţia traseelor tehnologice

4.2.4 Finisarea construcţiei modulului

4.3 Proceduri de spălare

Cap. 5 Calculul economic al staţiei CIP

5.1 Calculul economic al componentelor principale

5.2 Calculul economic al materialelor de instalare

5.3 Calculul cheltuielilor de proiectare

5.4 Calculul economic al automatizării

5.5 Calculul preţului final

Cap. 6 Concluzii

BIBLIOGRAFIE

iunie 2008 - 2 -


Introducere

Lucrarea, Staţie de spălare CIP, universală, în industria alimentară, prezintă

procesul complet de concepţie, proiectare şi execuţie a unei staţii automate de

spălare CIP.

În prezenta lucrare s-a luat în considerare instalarea staţiei de spălare CIP

într-o fabrică de produse lactate (fabrica Prodlacta din mun. Braşov).

În stadiul actual, în ceea ce priveşte procesul de spălare al echipamentelor

tehnologice din cadrul fabricii de produse lactate, aceasta se face prin procedee de

spălare manuale (cu perie şi furtun).

În urma instalării staţiei automate de spălare CIP, procedeul de spălare

manual va fi înlocuit complet cu programe automate de spălare a echipamentelor şi a

traseelor tehnologice. Datorită spălării automate ale obiectivelor, igienizarea acestora

va fi mult mai eficientă, iar durata alocată timpului de spălare va fi considerabil redus

faţă de timpul în care se făcea spălarea manuală. Procedeul de spălare manuală

presupune demontarea şi montarea elementelor constructive ale instalaţiilor de

proces, aceasta însemnând reducerea timpului alocat producţiei; pe când spălarea

automată se face în circuit închis fără demontarea echipamentelor – CIP (Clean In

Place), astfel timpul alocat procedurilor de spălare scade considerabil, iar timpul

aferent producţiei este implicit mai mare.

Proiectarea staţiei de spălare CIP a fost realizată prin metoda proiectării

constructive, utilizând un mediu de proiectare tridimensional (EXCEED), ce permite

la finalizarea modelului 3D, generarea automată a desenelor de execuţie, isogen-uri

şi pot fi extrase liste de materiale, necesare execuţiei practice a staţiei de spălare.

Echipamentele tehnologice ale staţiei de spălare (rezervoare, pompe,

schimbătoare de căldură), au fost dimensionate astfel încât să asigure o bună

igienizare a obiectivelor de spălat, astfel contribuind şi la îmbunătăţirea calităţii

produselor lactate.

Fabricarea staţiei de spălare s-a făcut conform desenelor de execuţie, în

conformitate cu standardele în ceea ce priveşte instalarea şi tehnicile de sudură în

instalaţiile din industria alimentară. Montajul s-a făcut cu materiale de înaltă calitate

iunie 2008 - 3 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN (materiale din oţel INOX, conexiuni igienice, garnituri din clingherit, ş.a.), iar procesul

de sudare a fost făcut în mediu protector (argon).

Cap. 1 Stadiul actual al spălării şi igienizării echipamentelor în

industria alimentară

1.1 Principile spălării echipamentelor

a) Spălarea cu perie şi furtun

În momentul de faţă, în industria alimentară, în multe fabrici încă se mai

utilizează spălarea clasică a echipamentelor cu peria şi furtunul. În acest caz

spălarea şi igienizarea nu sunt conform cerinţelor standardelor.

Spălarea se face de către un muncitor, care după fiecare utilizare a

echipamentelor, are la dispoziţie un anumit timp pentru a pregăti echipamentele

pentru o nouă utilizare. Muncitorul are la dispoziţie perii de diferite mărimi şi lungimi,

pentru a curăţa şi locurile greu accesibile şi un furtun cu apă caldă de la reţea.

Traseele ţevilor au fost astfel gândite pentru a putea fi demontate şi spălate cu

uşurinţă de către muncitori.

Producţia era astfel micşorată datorită timpilor mari de spălare şi igienizare.

b) Spălarea prin recirculare

Spălarea prin recirculare presupune spălarea echipamentelor tehnologice prin

metoda recirculării agentului de spălare.

Pentru aceasta, după ce s-au golit echipamentele, se introduce în fiecare

echipament în parte soluţie detergent. La conexiunea de golire a vasului în care s-a

introdus soluţia de spălare, se conectează o pompă centrifugală, iar refularea pompei

este introdusă înapoi în vas. Se recirculă agentul de spălare de mai multe ori după

care se face clătirea vasului cu apă de la reţea.

Dezavantajul major la această metodă de spălare este că nu se mai face

recuperare a apei, aceasta fiind trimisă la canal.

iunie 2008 - 4 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN c) Spălarea CIP (Clean In Place)

Aceasta este o spălare în circuit închis şi cu recuperarea agentului de spălare.

Această metodă este din ce în ce mai performantă, putând fi operată atât

manual cât şi în regim automat.

Prin această metodă spălarea se face fără demontarea echipamentelor, astfel

reducându-se considerabil timpul de spălare şi implicit creşterea timpului dedicat

producţiei.

Deşi este o metodă mai scumpă decât precedentele, tot mai mulţi producători

adoptă această metodă pentru a asigura produse de o calitate cât mai bună.

1.2 Clean In Place (CIP)

Clean In Place (CIP) înseamnă spălarea şi igienizarea echipamentelor

tehnologice în poziţia lor de funcţionare fără a fi necesară demontarea şi spălarea

fiecărei componente în parte.

Până în anii ’50, traseele tehnologice şi echipamentele erau demontate

spălate manual. Apariţia CIP-ului a fost un mare avantaj pentru industriile care

necesită frecvente spălări ale echipamentelor şi traseelor tehnologice. Industriile care

depind cu adevărat de CIP sunt acelea care necesită un nivel înalt de igienă, cum ar

fi: industria laptelui, industria băuturilor, industria berii, industria alimentelor, industria

farmaceutică şi cosmetică. Avantajele industriilor care folosesc metoda spălării CIP

sunt: spălarea este mult mai rapidă, nu necesită muncă fizică iar muncitorii sunt

foarte puţin în contact cu elementele chimice.

Procesul de spălare (CIP) se face după fiecare utilizare a traseelor cat şi a

echipamentelor. Procesul de spălare a traseelor tehnologice este diferit de cel al

echipamentelor. Pentru spălarea traseelor se face o pre-spălare cu apă caldă,

spălare cu soluţie detergent şi apoi clătire cu apă iar echipamentele, în funcţie de

utilizarea acestora sunt pre-spălate cu apă caldă după care urmează o spălare cu

soluţie alcalină (sodă), o clătire intermediară, spălare cu o soluţie acidă, din nou o

clătire intermediară şi la final dezinfecţia. Debitele sunt altfel calculate pentru a

asigura o spălare eficientă atât a traseelor de ţevi cât şi a echipamentelor

tehnologice.

iunie 2008 - 5 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Pentru a se verifica clătirea se face un test cu fenolftaleină. Acesta constă în

următoarele:

într-un pahar de laborator (Erlenmayer, Berzelius) se iau cca. 200

ml apă de clătire;

se toarnă 2 – 3 picături de fenolftaleină în apă.

o Dacă apare o culoare de la slab roz până la violet, în apa de

clătire sunt urme de sodă şi trebuie continuată clătirea

o Dacă apa nu îşi modifică culoarea (testul cu fenolftaleină este

corespunzător), în apă nu mai sunt urme de sodă şi se poate

opri clătirea.

1.3 Soluţii tehnice pentru spălarea echipamentelor

a) Utilizarea unei staţii mobile

Spălarea echipamentelor folosind o staţie de spălare mobilă presupune

spălarea prin recirculare, cu posibilitatea recuperării soluţiei de spălat.

La o staţie mobilă de spălare a echipamentelor se utilizează un singur vas

pentru soluţia de spălare. În acest vas se introduce soluţia alcalină şi se leagă la

echipamentul ce urmează a fi spălat. Cu ajutorul unei pompe centrifugale se face

recircularea agentului de spălare. După spălare, vasul se clăteşte cu apă de la reţea.

Prin această metodă se poate recuperă soluţia de spălat pentru a fi utilizată

ulterior pentru spălarea altui echipament însă apa cu care se face clătirea nu se mai

recuperează ci se trimite la canal, acesta fiind desigur un inconvenient la consumul

de apă al fabricii.

b) Staţie CIP construită în funcţie de aplicaţie

Aceste staţii folosesc câte un vas pentru fiecare soluţie de spălare (apă caldă,

sodă caldă/rece, acid, apă recuperată).

Acestea sunt construite în fabrică într-un loc rezervat lor. De la staţia CIP se

fac trasee pentru spălarea fiecărei zone din fabrică, spălare ce trebuie să cuprindă

toate traseele şi echipamentele tehnologice, pentru o cât mai bună şi igienizare. De

aici sunt prevăzute alte trasee care asigură întoarcerea soluţiei de spălare înapoi în

iunie 2008 - 6 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN vasele staţiei, astfel făcându-se recuperarea acestora şi utilizarea la următoarea

spălare.

O astfel de staţie de spălare poate deservi, în funcţie de mărimea acesteia, o

fabrică întreagă sau o zonă din aceasta.

c) Staţie CIP modulară

Staţia de spălare CIP proiectată sub forma unui modul asigură spălarea

eficientă a echipamentelor tehnologice, prin recuperarea soluţiei de spălat.

Reprezintă şi proiectul de faţă, în care au fost configurate dinainte numărul de

linii (aici 3 linii). Fiecare linie deserveşte câte o zonă care cuprinde mai multe trasee

şi echipamente tehnologice. Aceste staţii prezintă avantajul că sunt uşor de construit

deoarece se pot executa într-un atelier unde muncitorii au la dispoziţie toate utilajele

şi consumabilele necesare pentru o cât mai bună execuţie.

Datorită construcţiei modulare a staţiei, aceasta poate fi transportată şi

instalată uşor în interiorul unei fabrici, instalarea putând fi făcută chiar de către

beneficiar conform documentaţiei tehnice, fără o deplasare a firmei de execuţie la

locul instalării.

iunie 2008 - 7 -


Cap. 2 Metodologia de calcul a staţiilor de spălare CIP

Metodologia de calcul a staţiilor de spălare cuprinde:

- Calculul şi dimensionarea rezervoarelor pentru soluţiile de spălare

- Calculul şi dimensionarea circuitelor de spălare

- Calculul şi dimensionarea sistemelor de dozare agent de spălare

concentrat

- Calculul şi dimensionarea schimbătoarelor de căldură

Vom analiza în cele ce urmează fiecare parte a metodologiei de calcul.

2.1 Calculul şi dimensionarea rezervoarelor pentru soluţiile de

apălat

Pentru calculul volumelor rezervoarelor pentru soluţiile de spălat se face o

analiză a planului de amplasament al echipamentelor tehnologice şi se identifică cel

mai îndepărtat obiectiv de spălat faţă de staţia de spălare. După identificarea

acestuia se măsoară lungimea traseului de CIP tur şi a traseului de CIP retur.

După o analiză a planului de amplasament s-au determinat lungimile de CIP

tur şi CIP retur ca fiind:

- lungimea traseului de CIP tur

- lungimea traseului de CIP tur

După determinarea lungimilor traseelor de CIP tur respectiv CIP retur se

identifică traseul de produs ce urmează a fi spălat, care are diametrul nominal cel

mai mare. Astfel se ia în calcule traseul de lapte pasteurizat de DN 65 (diametrul

interior este de 65 mm).

Se calculează volumul total al conductei cu relaţia:

unde: - , este volumul conductei

- , diametrul traseului cu diametrul cel mai mare

Astfel rezultă un volum al conductei de produs de:

iunie 2008 - 8 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Cunoscându-se volumul conductei cu diametrul cel mai mare, ce urmează a fi

spălată, se poate dimensiona volumul util al rezervorului:

Volumul total al rezervorului este dat de relaţia:

2.2 Calculul şi dimensionarea pompelor de CIP tur

Datorită procedurilor de spălare, rezervoarele au un program de spălare diferit

de regimul de spălare al traseelor. Astfel avem nevoie de două pompe de CIP tur,

una pentru a asigura presiunea necesară spălării rezervoarelor şi una pentru a

asigura spălarea traseelor tehnologice.

2.2.1 Calculul pompelor pentru spălarea rezervoarelor

Echipamentele ce asigură spălarea rezervoarelor se

numesc pere de spălare (vezi foto). În funcţie de caracteristicile

acestora trebuie asigurat debitul necesar pentru o spălare

eficientă. Pentru a dimensiona pompa ce urmează să efectueze

spălările rezervoarelor trebuie să identificăm rezervorul care necesită debitul cel mai

mare pentru spălare.

Astfel s-a identificat rezervorul de la recepţie lapte cu o capacitate de 30 m3/h.

Pentru a alege corect pompa de CIP tur pentru spălarea rezervoarelor trebuie

să determinăm căderea de presiune necesară spălării acestui rezervor.

Pentru o cădere de presiune Δp= 3 bari se alege pompa centrifugală Solid C2.

iunie 2008 - 9 -


Caracteristicile tehnice ale pompei sunt următoarele:

Mediul de lucru

Mediul de lucru = agenţi de spălare şi

dezinfectare (CIP)

Temperatura mediului de lucru = maxim 90 C

Regim de lucru

Debit : 30 m3/h

Presiune diferenţială: 3 bar

Conexiuni

Aspiraţie DN = DN 65

Refulare DN = DN 40

Pompa

Tip/Model = SOLID C2

Etanşare = Single shaft seal

Material etanşare = SiC/SiC

Elastomer = EPDM

Conexiuni = Union DIN for DIN

Intrare/Ieşire = DN-65 / DN-40

Presiune maximă de funcţionare = 4.40 bar

Carcasa = inox

Picioare = da

Dotări = standard

Motor

Putere = 5.5 kW

Nr. poli = Full speed (2 poles)

Voltaj/Frecvenţa = 220D / 420Y / 50 Hz

IP Rating = IP55

Dotări motor = Standard

iunie 2008 - 10 -


2.2.2 Calculul pompelor pentru spălarea traseelor

Pentru a dimensiona pompa ce asigură spălarea traseelor tehnologice, trebuie

să identificăm traseul de produs care are diametrul nominal cel mai mare. Astfel s-a

ales traseul de lapte pasteurizat cu un diametru nominal de DN 65.

Pentru ca spălarea traseelor tehnologice să se facă într-un mod cât mai optim,

este necesară o spălare turbionară. Pentru a asigura o spălare a ţevi în regim

turbionar, este necesară o viteză de curgere a soluţiei de spălare de 2.5 m/s.

Astfel este debitul necesar spălării traseului de lapte pasteurizat este:

Pentru determinarea presiunii este necesară calcularea elementelor care

produc căderi de presiune. Astfel, după efectuarea calculelor s-a ajuns la un Δp=4

bari.

Pentru un debit de 29,85 m3/h şi o cădere de presiune de 4 bari s-a ales

pompa centrifugală Solid C3.

Caracteristicile tehnice ale pompei sunt următoarele:

Mediul de lucru

Mediul de lucru = agenţi de spălare şi

dezinfectare (CIP)

Temperatura mediului de lucru = maxim 90 C

Regim de lucru

Debit : 30 m3/h

Presiune diferenţială: 4 bar

Conexiuni

Aspiraţie DN = DN 80

Refulare DN = DN 40

iunie 2008 - 11 -


Pompa

Tip/Model = SOLID C3

Etanşare = Single shaft seal

Material etanşare = SiC/SiC

Elastomer = EPDM

Conexiuni = Union DIN for DIN

Intrare/Ieşire = DN-80 / DN-40

Presiune maximă de funcţionare = 4.40 bar

Carcasa = inox

Picioare = da

Dotări = standard

Motor

Putere = 7.5 kW

Nr. poli = Full speed (2 poles)

Voltaj/Frecvenţa = 220D / 420Y / 50 Hz

IP Rating = IP55

Dotări motor = Standard

2.3 Calculul şi dimensionarea sistemelor de dozare agent de

spălare concentrat

Sistemele de dozare agent de spălare concentrat cuprind pompele pentru

dozarea soluţiei concentrate (sodă şi acid), din recipientele cu soluţie concentrată în

rezervoarele în care se prepară soluţia de spălat.

2.3.1 Calculul pompei de sodă concentrată

Concentraţia soluţiei de sodă concentrată este de 40 %.

Soluţia de spălare trebuie să aibă o concentraţie de sodă de 2 %.

Timpul de preparare a soluţiilor de spălare nu trebuie să depăşească 20 de

minute.

iunie 2008 - 12 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Cunoscând volumul rezervorului de sodă ca fiind de 2,5 m3, se poate calcula

debitul pompei, necesar preparării soluţiei de spălat în timp de 20 de minute:

unde: - , este volumul rezervorului de sodă

- , concentraţia soluţiei de spălare

- , concentraţia soluţiei de sodă concentrată

Presiunea de lucru a pompei se alege 2 bari.

În urma calculelor s-a ales pompa Wilden P.025

Caracteristicile pompei

Mediul de lucru = soluţie sodă 40%

Temperatura mediului de lucru = 20 ºC (mediul

ambiant)

Conexiuni

Aspiraţie = 6,35 mm

Refulare = 6,35 mm

Admisie aer = 3,18 mm

Înălţime de aspiraţie (uscat/ umed) = 2,74/ 9,45 m

Volum dozat/ cursă = 0,02 l

Volum max. dozat/ minut = 18,1 l

Granulaţie maximă a fluidului dozat = 0,4 mm

Diametrul int./ ext. conexiune aspiraţie/presiune* = Furtun PVC12/ 21

Presiune maximă aer = 8,6 bar

Greutate = 1,4 kg

2.3.2 Calculul pompei de acid concentrat

Concentraţia soluţiei de acid concentrat este de 60 %.

Soluţia de spălare trebuie să aibă o concentraţie de acid de 1,5 %.

Timpul de preparare a soluţiilor de spălare nu trebuie să depăşească 20 de

minute.

iunie 2008 - 13 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Cunoscând volumul rezervorului de acid ca fiind de 2,5 m3, se poate calcula

debitul pompei, necesar preparării soluţiei de spălat în timp de 20 de minute:

unde: - , este volumul rezervorului de sodă

- , concentraţia soluţiei de spălare

- , concentraţia soluţiei de acid concentrat

Presiunea de lucru a pompei se alege 2 bari.

În urma calculelor s-a ales pompa Wilden P.025

Caracteristicile pompei

Mediul de lucru = soluţie acid 60%

Temperatura mediului de lucru = 20 ºC (mediul

ambiant)

Conexiuni

Aspiraţie = 6,35 mm

Refulare = 6,35 mm

Admisie aer = 3,18 mm

Înălţime de aspiraţie (uscat/ umed) = 2,74/ 9,45 m

Volum dozat/ cursă = 0,02 l

Volum max. dozat/ minut = 18,1 l

Granulaţie maximă a fluidului dozat = 0,4 mm

Diametrul int./ ext. conexiune aspiraţie/presiune* = Furtun PVC12/ 21

Presiune maximă aer = 8,6 bar

Greutate = 1,4 kg

2.4 Calculul şi dimensionarea schimbătoarelor de căldură

Alegerea schimbătoarelor de căldură se face în funcţie de debitul cel mai

mare al soluţiei de spălare şi diferenţa de temperatură a soluţiei de spălare înainte şi

după schimbătorul de căldură.

iunie 2008 - 14 -


În cazul nostru avem un debit şi .

Pentru încălzirea soluţiei de spălare se foloseşte abur la o presiune de 3 bari

şi o temperatură de 134 °C.

Regimul de lucru al schimbătorului de căldură este între 60 °C – 80 °C.

Conform tabelului de selecţie al schimbătoarelor de căldură Tetra Spiraflo, rezultă

tipul CIP type 1 = 108 / 19x16C-2.

Debit Regimul de încălzire

m3/h 50°C - 70°C 60°C - 80°C 70°C - 90°C

15 CIP type 0 CIP type 0 CIP type 0










Dimensiune CIP 0 CIP 1 CIP 2 CIP 3 CIP 4

Diam. cilindru Φ 85 mm Φ 108 mm Φ 129 mm Φ 154 mm Φ 154 mm

Nr. tuburi 12 19 27 37 37

Diam. tuburi Φ 16 mm Φ 16 mm Φ 16 mm Φ 16 mm Φ 16 mm

Greutate 25 kg 38 kg 55 kg 68 kg 89 kg

iunie 2008 - 15 -


Cap. 3 Proiectarea staţiilor de spălare CIP

3.1 Diagrama tehnologică (P&ID)

Piping and Instrumentation Diagram – P&ID presupune o reprezentare

schematică a conexiunilor dintre ţevi, instrumente de măsură şi control, a

echipamentelor tehnologice şi robineţii de reglare şi distribuţie într-o unitate de

proces.

Un P&ID trebuie să includă:

Instrumentele de măsură şi control

Echipamentele mecanice

Toţi robineţii de reglare şi distribuţie

- toate acestea vor avea indicate numele şi seria de identificare

Ţevile de proces cu dimensiunile nominale şi denumirea

mediului ce trece prin acestea

Diverse – ventilaţii, goliri la canal, conexiuni speciale, reducţii

Sensurile de curgere

Presiunea, temperatura şi debitele traseelor

Specificarea intrărilor şi ieşirilor

Identificarea componentelor sau a subsistemelor ce vor fi livrate

de către altcineva.

Un P&ID nu trebuie să conţină:

Coturi, teuri, conexiunile standard

Note explicative detaliate

Toate simbolurile care au fost folosite la alcătuirea diagramei tehnologice vor fi

explicate într-o legendă, pentru ca diagrama sa poată fi citită cu uşurinţă.

iunie 2008 - 16 -


Diagrama tehnologică a staţiei de spălare CIP este prezentată în anexa 1.

iunie 2008 - 17 -


3.2 Proiectarea constructivă

Elementele componente ale unei instalaţii tehnologice sunt împărţite în

următoarele categorii:

- echipamente – tancuri, rezervoare, pompe, schimbătoare de căldură, filtre,

etc.

- ţevi

- fitinguri (mufe, nipluri, racorduri olandeze, etc.)

- armături

- structuri metalice – suporţi, elemente de susţinere şi rigidizare.

Pentru reprezentarea unui element sunt necesare definirea unor parametrilor

constructivii care sunt găzduiţi de baza de date ORACLE.

Echipamentele trebuiesc reprezentate cu un grad de detaliere mediu, în

sensul respectării formei, cotelor exterioare şi a conexiunilor cu instalaţia

tehnologică. Fiecare echipament se construieşte într-un layer distinct cu specificaţia

clasei “echipament”. Echipamentele se definesc cu ajutorul unui meniu special care

conţine corpuri geometrice simple, suficiente pentru reprezentarea unui echipament

complex:

- cilindru

- con

- tor

- sferă

- paralelipiped

- cutie

- calotă

- tor din segmente, etc.

iunie 2008 - 18 -


Ţevile

Instalaţia tehnologică are ca element de bază ţeava. Pentru fiecare traseu se

defineşte un layer care are denumirea mediului (clasa) care circulă prin ţeavă. Se

defineşte specificaţia ţevii în funcţie de material (oţel-inox, oţel-carbon).

În funcţie de mediul care circulă prin acel traseu, culoarea reprezentării grafice

este diferită, pentru o mai bună diferenţiere a traseelor pe desenele finale. Astfel

există următoarea echivalenţă între mediu şi culoare.

Abur Roşu

Condensat Verde închis

Apă rece Verde deschis

Apă caldă Roz

Produs Albastru deschis

Aer Albastru închis

CO2 Galben

CIP Portocaliu închis

Acid Portocaliu deschis

Sodă Mov

Pentru desenarea unei ţevi se defineşte:

- diametrul nominal conform standardului folosit

- punctul de început – poate să fie dat prin pointare cu mouse-ul în oricare

din ferestrele din zona grafică a programului.

- orientare după axele sistemului de coordonate

- punctul de sfârşit – poate fi:

o referinţă de lungime

un punct pointat cu mouse-ul

un alt element

un alt punct de referinţă (snap).

iunie 2008 - 19 -


Fitingurile sunt parte a traseului tehnologic. Acestea reprezintă elementele de

legătură între ţevi:

- coturi - 90º, 45º sau variabile; lungi, scurte

- T-uri – lungi, scurte; normale, reduse

- reducţii - concentrice, excentrice

- flanşe – plate, cu guler; mici, mari

- racorduri olandeze

- mufe şi nipluri.

La toate aceste elemente trebuiesc definite orientările , punctul de început

care poate fi un element anterior desenat sau orice punct de pe ecran.

Armăturile sunt elemente care asigură funcţionarea corectă a instalaţiilor

tehnologice. Acestea sunt:

- ventile de uz general:

de închidere

de reglare a debitului

de probă

de siguranţă

- ventile cu clapetă (fluture)

simple

duble

cu acţionare manuală

cu acţionare pneumatică

cu cameră dublă

- ventile cu sferă

cu acţionare manuală

cu acţionare pneumatică

- armături pentru abur şi condens

ventile de reglare

ventile de închidere

armături colectare condens

supape unisens

filtre, etc.

iunie 2008 - 20 -


- aparate de măsură

senzori de presiune

senzori de debit

senzori de temperatură

senzori de nivel

senzori de conductivitate

senzori de turbiditate

- armături de compensare

compensare axială

compensare cu buclă

- armături diverse

vizoare

filtre

pere de spălare CIP, etc.

Construcţia armăturilor porneşte de la un element existent cu specificarea

orientării.

Structuri metalice sunt destinate susţinerii traseelor tehnologice. Ele cuprind:

- ansambluri de profil (pătrat, rectangular, I, U, L, etc.)

- coliere pentru ţevi

- suporţi ficşi sau culisanţi

Alegerea şi dimensionarea structurii metalice se face în funcţie de gradul de

încărcare a traseelor tehnologice.

Elementele componente ale traseelor tehnologice sunt definite în biblioteci

aflate pe platforma UNIX.

Dimensiunile constructive ale acestora depind în mare măsură de producător.

În softul prezentat există biblioteci cu armături produse de cele mai importante firme

în domeniu. În situaţia în care se doreşte completarea bibliotecilor existente, prin

intermediul unei interfeţe care permite introducerea parametrilor constructivi

corespunzător fiecărui diametru nominal.

În proiectarea unui traseu se ţine cont de mediul care trece prin el. Se

defineşte cel mai important traseu, de regulă cel de produs (bere, lapte, suc, apă

minerală, etc.) şi în raport cu acesta traseele adiacente. Acesta trebuie să urmeze

drumul cel mai scurt pe direcţii ortogonale şi să urmeze principiul “un traseu în urcare

iunie 2008 - 21 -


rămâne în urcare, iar un traseu în coborâre rămâne în coborâre”, aceasta pentru

evitarea staţionării produsului în traseul tehnologic.

De asemenea trebuie avut în vedere igienizarea traseului de produs cu soluţii

de spălare.

Armăturile de legătură între traseul principal şi cele adiacente trebuiesc

plasate cât mai aproape de traseul principal.

Legăturile între zone diferite se fac prin intermediul podurilor de ţevi ce trebuie

să asigure transportul lichidelor pe drumul cel mai scurt cu respectarea logisticii în

interiorul clădirii (acces pentru operatorii umani, posibilitatea transportului de materii

prime, accesul diferitelor mijloace de transport).

3.3 Mediul de proiectare EXCEED

Pentru proiectare s-a folosit un software specializat în proiectarea instalaţiilor

tehnologice.

Exceed este un soft produs de firma americană Autotrol, construit pe

platformă UNIX în permanentă legătură (conexiune) cu un server ORACLE

Datebase.

Soft-ul este împărţit în două module mari:

- Vector Pipe - modulul care asigură proiectarea 3D

- Draft - modulul care asigură generarea şi prelucrarea desenelor 2D

Vector Pipe reprezintă modulul principal al programului Exceed şi este

destinat realizării proiectului 3D. Acest modul are o interfaţă cu 4 zone grafice:

- zona de proiectare

- zona de meniuri

- zona de shortcut-uri

- zona de comandă prompter.

Dispunerea zonelor este făcută într-un mod ergonomic astfel încât să uşureze

munca utilizatorului.

iunie 2008 - 22 -


Zona grafică este împărţită in 4 ferestre:

- vedere de sus – n90

- vedere laterala – n0

- vedere laterala – e0

- vedere izometrică

Cele patru ferestre pot fi modificate astfel încât utilizatorul să poată vizualiza

modelul din orice unghi.

Zona de meniuri conţine comenzile programului:

- model – gestionarea proiectelor

- opţiuni – setării in cadrul proiectului

- controlul coliziunilor – se verifica coliziunile intre elemente sau trasee

- informaţii – legate de elemente, layere, model, etc.

- ortografii – generarea desenelor 2D

- gestionarea layerelor

- gestionarea elementelor - caracteristici

Zona de shortcut-uri conţine comenzile necesare proiectării, având legătură cu

biblioteca softului. Această bibliotecă cuprinde fiting-uri pornind de la elemente

simple cum ar fi: coturi, T-uri, reducţii, până la elemente complexe cum ar fi : ventile,

filtre, vizoare sau chiar pompe. Biblioteca softului poate fi modificata sau completată

cu elemente noi în funcţie de nevoile utilizatorului. Această bibliotecă este compusă

din elemente parametrizate ţinându-se cont de lungimi, lăţimi, înălţimi sau diametre,

acestea fiind de fapt o bază de date cuprinzând tabele cu dimensiunile standard ale

fiecărui element introdus.

Munca proiectantului este uşurată datorită structurării proiectului pe layer-e,

acestea având culori diferite în funcţie de mediul în care sunt folosite (CO2, abur,

condens, aer, apă). În cadrul unui layer poate fi modificată atât denumirea lui cât şi

culoarea (mediul). După crearea unui layer trebuie ales neapărat materialul de ţeavă

sau un profil corespunzător mediului respective. În construcţia unei ţevi se începe cu

alegerea punctului de pornire specificându-se apoi punctul de referinţă până unde va

fi trasată ţeava. De asemenea în punctul de referinţă se poate specifica direct un alt

iunie 2008 - 23 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN element cum ar fi: cot, T, reducţie sau ventil. Acesta din urmă având punctul

caracteristic în punctul de referinţă ales.

Zona de comandă prompter permite introducerea de comenzi manuale de la

tastatură. Pentru comenzile uzuale există prescurtări pentru a face operarea cât mai

rapidă.

Vector Pipe foloseşte un sistem de relaţii cu o bază de date ORACLE. În

această bază de date sunt înmagazinate toate datele din modelul (proiectul) pe care

l-am creat. În acelaşi timp această baza de date înregistrează datele mai eficient

decât fişierele grafice. Baza de date ne permite sa avem acces la date in mai multe

feluri. Putem folosi meniul “Information”, care ne va da informaţii despre orice

element care ne interesează, sau putem extrage diverse rapoarte cum ar fi extrasul

de materiale sau isogen-ul. Fiecare model (proiect) Vector Pipe este stocat într-o

bază de date. În momentul în care se încarcă un layer acesta este copiat temporar

din baza de date a modelului (model database) în baza de date a utilizatorului (user

database) şi se pot face modificările dorite.

Baza de date a modelului nu va fi actualizata decât in momentul in care vom

muta elementele noi construite din baza de date a utilizatorului in baza de date a

modelului. în momentul în care se închid layerele („check in”) acestea vor dispărea

de pe ecranul utilizatorului si Vector Pipe va actualiza automat baza de date a

modelului(proiectului). Acest proces protejează datele din baza de date a modelului.

Aceste operaţiuni sunt reprezentate grafic in figura de mai jos.

iunie 2008 - 24 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN În continuare sunt prezentate interfeţele grafice ale aplicaţiilor Vector Pipe şi Draft.

iunie 2008 - 25 -


Meniurile “Shared Modeling and Drafting”

Permite executarea unei varietăţi de modele sau sarcini

schiţate. Când se selectează un buton de la oricare meniu,

va apărea un meniu local.

Meniul special “Functions”.

Permite:

- Introducerea punctelor care au o relaţie geometrică cu alte

puncte sau liniază folosind modurile de intrare de punct

special (Spims).

- Rotirea vederilor din model.

“Vectoripe Modeling” şi meniurile “Vectorpipe Ortho”.

Permite accesarea tuturor funcţiilor principale disponibile în

Modeling

sau în modulele Orthographic Drafting. Când se selectează

un buton de la

iunie 2008 - 26 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN aceste meniuri, funcţiile disponibile apar în suprafaţa de

submeniu.

Suprafaţa de submeniu. Afişează funcţii în legătură cu un

buton sau o opţiune pe care am selectat-o. Afişarea meniului

în aceasta zonă se va schimba când se va face o selectare în

meniurile VectorPipe Modeling şi VectorPipe Ortho. Vor

apărea câteva meniuri în suprafaţa de submeniu care include

şi un buton “Exit”. Pentru a părăsi aceşti meniuri, se va

selecta butonul “Exit”.

Meniu “Modify” Permite modificarea unor grafice existente.

Meniul “Utility” Permite accesarea rapida a frecventelor

schimbări caracteristice ca de exemplu “pen” şi “cursor”, şi

accesare operaţiilor frecvente, cum ar fi de exemplu

ştergerea ultimul articol adăugat la un model şi salvarea

rapidă a modelului

Ecranul VectorPipe conţine şi câteva suprafeţe adiţionale:

Suprafaţa de comanda promptă. Permite executarea unor

comenzi prompte . În funcţie de comanda promptă, se poate

introduce de la tasta informaţia necesară sau se poate indica

cu mouse-ul pe display.

Suprafaţă de desenare. Afişează în întregime sau în parte

desenul în timp ce se lucrează. Aici se pot construi linii, se

poate introduce text, se pot trasa linii de indicaţie sau cote.

iunie 2008 - 27 -


Linia “Status” Afişează proprietăţile curente ale modelului

ca de exemplu:

- numele desenului din suprafaţa de desenare

- numele ansamblului

- factorul de scalare

- rotaţia.

Meniuri locale “Pop-up” si formele “forms” apar în timpul unei sesiuni de

muncă permit apelarea unor funcţii adiţionale sau afişează informaţii:

Meniuri locale “Pop-up”.

Apar în apropiere de amplasarea actuală a cursorului şi afişează opţiuni în

legătură cu un buton sau o opţiune selectată. După ce s-a selectat o opţiune din

meniul local “pop-up”, acesta va dispărea. Nişte meniuri locale “Pop-up” includ

scurtăturile (shortcuts) de tastatură în paranteze, iar opţiunea actuală activată este

marcată cu un asterisc( *). Cele mai multe meniuri locale “Pop-up”, conţin o opţiune

“Exit This Menu”, care permite părăsirea meniului local “Pop-up”, fără a executa

funcţia.

Meniul “Forms”.

Apare în mijlocul ecranului pentru a permite introducerea informaţiei în

legătură cu o funcţie selectată. Meniul poate să conţină mai multe părţi: un antet,

câmpuri pentru completare şi opţiuni pentru selectare.

Interacţionând cu VectorPipe.

Pentru a interacţiona cu VectorPipe se foloseşte mouse-ul şi tastatura. În

continuare se va descrie cum apare cursorul în părţile diferite ale ecranului

VectorPipe, cum se va folosi mouse-ul pentru a face operaţii obişnuite în sau cum se

va folosi pentru a răspunde la comenzile prompte.

Utilizarea cursorului. iunie 2008 - 28 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Mouse-ul controlează cursorul, mişcând mouse-ul dincolo de aria de lucru.

Cursorul îşi schimbă forma în funcţie de zona în care se află. Multe din procedurile

programului implică folosirea cursorului pentru a muta simboluri sau desene într-o

poziţie nouă. Cea mai folositoare şi mai adesea utilizată formă a cursorului este în

cruce, setată astfel încât să fie vizibil în toată zona de lucru.

Tipuri de mesaje în VectorPipe

VectorPipe are câteva tipuri de mesaje pentru a da informaţie despre stările

actuale ale sistemului sau pentru a cere acţiune de la dvs. Aceste mesaje apar în

mod automat:

- Prompt

- Informaţional.

- Eroare

Mesaj prompt

O informaţie promptă este tipărită în zona de mesaje “Message” şi se

sfârşeşte cu două puncte(:) În exemplul următor se va cere să se introducă un punct

în desenul actual Enter ‘from’ point (LAST):

Pentru a răspunde la acest mesaj prompt se poate folosi mouse-ul pentru a

introduce un punct în desen sau se poate apăsa <RETURN> pentru a accepta

răspuns implicit, care este tipărit între paranteze, (LAST) (ultimul). LAST se referă la

ultimul punct care a fost introdus în desen. Dacă se va tasta informaţia la comanda

promptă, se va apăsa <RETURN> pentru a fi procesată de VectorPipe.

Mesaj informaţional

Un mesaj informaţional vă spune ce face VectorPipe şi acest mesaj nu

necesită nici un răspuns. Mesajele de informaţie apare în suprafaţa “Message”.

Exemplul următor vă spune că iniţializarea este terminată:

iunie 2008 - 29 -


INFO--Initialization complete.

Unele mesaje vă atrage atenţia asupra modificărilor survenite în timpul

lucrului. Următorul mesaj ne informează că scara desenului a fost modificată:

WARNING-- Changing the scale factor when a drawing is openchanges the measurements of the drawing, but doesnot change its appearance.

Mesaj de eroare

Un mesaj de eroare vă spune când s-a făcut o greşeală. Mesajele de eroare

pot să apară în suprafaţa “Message” precedate de un sunet sau ca meniu Pop-Up,

lângă poziţia actuală a cursorului. Exemplele următoare apar în suprafaţa “Message”.

Primul mesaj de eroare se termină cu două puncte. Două puncte însemnă că se

poate încerca din nou introducerea valorii corecte. Sfârşiturile de mesaj de eroare

fără un două puncte, ne forţează să selectăm din nou funcţia şi să încercăm din nou.

ERROR--Expecting an integer:ERROR--File not found. Function cancelled.

Exemplul următor apare în meiul Pop-Up şi ne informează că trebuie să

deschidem un model înainte să putem introduce puncte în suprafaţa de desenare:

ERROR--No model has been opened. You mustfirst use New or Load to open a model.

Press RETURN or left mouse key to continue.

Înaintea să putem continua sesiunea de lucru, trebuie să îndepărtăm mesajul

de eroare local procedând astfel:

Apăsând <RETURN> sau bara de spaţiu în timp ce cursorul este

în afara mesajul de eroare.

Apăsând butonul stâng al mouse-ului în timp ce cursorul este în

suprafaţa de desenare sau pe mesajul de eroare.

Folosirea meniului de rotire şi scalare.

iunie 2008 - 30 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Cele mai multe funcţii ale softului VectorPipe care implică rotirea sau scalarea

unor obiecte folosesc acelaşi meniu, care apare în suprafaţa „Submenu” Vedeţi

figura. Meniul de rotire şi de scalare permite alegerea unghiului de rotire şi alegerea

factorului de scalare a obiectului respectiv.

În cazul unei rotiri se poate alege o valoare de la 45° până la 315°, sau în

cazul în care se doreşte rotirea unui obiect cu un unghi oarecare, se va selecta

„Other” şi se va introduce de la tastatură valoarea unghiului dorit. La fel se va

proceda şi în cazul în care se doreşte scalarea unui desen: se poate alege una din

valori implicit afişate în meniu, respectiv 0.5, 1, 2 sau se apasă „Other” şi se

introduce de la tastatură valoarea dorită.

Funcţiile speciale şi meniurile „Utility”

În cele ce urmează se va descrie cum se folosesc butoanele pentru funcţii

speciale si butoanele din meniurile „Utility”.

Funcţiile speciale şi meniurile „Utility” furnizează funcţiile care sunt folosite

frecvent în timpul unei sesiuni de lucru în VectorPipe.

Meniul special Functions.

Conţine butoane pentru configurarea şi salvarea ferestrelor, pentru a schimba

unghiul de vederea al unui desen, pentru a crea puncte care au o relaţie geometrică

cu alte puncte sau linii.

Meniul „Utility”

Conţine butoane care accesează schimbări frecvente caracteristice, ca de

exemplu layer-ul şi cursorul, şi butoane care execută operaţii frecvente ca de

exemplu ştergerea ultimului element adăugat în desen.

Folosirea meniul de funcţii speciale

Meniul Special Functions conţine:

iunie 2008 - 31 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Butoanele SPIM

Afişarea funcţiilor de control.

Funcţii de rotire

SPIM

Se poate selecta oricare din butoanele SPIM în timp ce se execută oricare

altă operaţie. Butoanele Spims se pot folosi pentru a adăuga puncte în funcţie de

relaţii geometrice cu elementele anterior desenate. Butoanele SPIM sunt prezentate

în figura de mai jos.

Plasează un punct orizontal faţă de ultimul punct desenat.

Plasează un punct vertical faţă de ultimul punct desenat.

Plasează un punct la intersecţia a două linii

Plasează un punct în mijlocul unui element

Plasează un punct la mijlocul distanţei dintre doua linii.

Plasează un punct undeva de-a lungul unui element

Plasează un punct pe un arc, tangenţial faţă de un punct de

referinţă

Plasează un punct în unghi drept faţă de o linie existentă.

Plasează un punct paralel cu un alt punct sau o linie.

iunie 2008 - 32 -


Controlarea ecranului

Funcţiile de control al ecranului permit ajustarea unor porţiuni din desenul care

este afişat pe ecran şi împrospătează întregul ecran. Aceste funcţii sunt prezentate in

cele ce urmează:

Măreşte suprafaţa afişată din zona de desenare în toate

direcţiile. După ce se selectează butonul, se introduce un punct

în suprafaţa de desenare care se doreşte a fi mărită.

Mută desenul din zona actuală de desenare. După selectarea

butonului se introduce un punct iniţial şi un punct final în

fereastra în care se doreşte mutarea desenului. Desenul din

fereastră se va deplasa cu distanţa şi în direcţia indicată prin

cele două puncte.

Măreşte o zonă de desenare definită prin două puncte. După ce

se selectează butonul, se introduc două puncte în diagonală

pentru a definii noua zona de desenare.

Afişează din nou ultima suprafaţă afişată. După selectarea

butonului se introduce un punct pe suprafaţa de desenare pentru

a readuce desenul la mărimea originală.

Împrospătează monitorul în suprafaţa actuală de desenare.

După apăsarea butonului se introduce un punct în fereastra care

se doreşte a fii curăţată.

iunie 2008 - 33 -


Afişează din nou gridul actual. După selectarea comenzii, se

introduce un punct în una din suprafeţele de desenare pentru a

afişa din nou grid-ul activ.

Opţiuni pentru rotirea imaginii

Când se selectează butonul „Rotation” din meniul de funcţii speciale şi după

ce se introduce un punct în suprafaţa de desenare, sistemul afişează un meniu cu

butoane, fiecare cu o mică figură care indică efectul opţiunii de rotire.

Se roteşte imaginea cu +5° de-a lungul axei X.

Se roteşte imaginea cu -5° de-a lungul axei X.

Se roteşte imaginea cu +5° de-a lungul axei Y.

Se roteşte imaginea cu -5° de-a lungul axei Y.

Se roteşte imaginea cu +5° de-a lungul axei Z.

Se roteşte imaginea cu -5° de-a lungul axei Z.

Se roteşte imaginea cu +90° de-a lungul axei X.

iunie 2008 - 34 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Se roteşte imaginea cu -90° de-a lungul axei X.

Se roteşte imaginea cu +90° de-a lungul axei Y.

Se roteşte imaginea cu -90° de-a lungul axei Y.

Se roteşte imaginea cu +90° de-a lungul axei Z.

Se roteşte imaginea cu -90° de-a lungul axei Z.

Schimbă direcţia de rotaţie între REL( relativ) şi ABS( absolut).

Întoarce imaginea grafică la rotaţia iniţială (0º).

Părăseşte meniul de rotaţii fără a lua în considerare schimbările.

Pune în aplicare rotaţia stabilită în fereastra actuală de

desenare.

Folosirea butonului „Geometry”

Cu ajutorul butonului „Geometry” se pot desena puncte, linii sau figuri

geometrice, permiţându-ne sa facem adăugiri grafice la desenele 2D generate de

soft. Când se va selecta butonul Geometry va apărea submeniul de mai jos:

iunie 2008 - 35 -


Funcţiile submeniului Geometry sunt următoarele:

Opt Configurează opţiunile geometrie ca de exemplu numărul de

segmente într-un cerc, raze de cerc implicite pentru o racordare,

etc.

Desenează segmente de dreaptă.

Desenează segmente de dreaptă conectate.

Desenează linii orizontale sau verticale.

Desenează dreptunghiuri.

Desemnează opţiunile pentru desenarea cercurilor,

poligoanelor sau elipselor.

Desenează cercuri şi arce de cerc în funcţie de nevoile

utilizatorului.

Desenează linii curbe.

Dbl Desenează linii duble.

Desenează linii întrerupte.

Desenează o linie tangentă la două cercuri.

Desenează linii conectate cu colţul rotunjit.

iunie 2008 - 36 -


Transformă un colţ drept intr-un colţ rotunjit.

Transformă un colţ drept într-un colt teşit.

Desenează linii conectate cu colţ teşit.

iunie 2008 - 37 -


Proiectarea 3D a instalaţiilor tehnologice

Pentru realizarea modelului 3D sunt nevoie de următoarele date de intrare:

- desenul de construcţie a clădirii

- layout-ul echipamentelor

- diagrama tehnologică

Fazele proiectării 3D sunt următoarele:

1. Desenarea modelului clădirii, cu respectarea strictă a cotelor.

2. Desenarea echipamentelor:

- tancuri, rezervoare

- schimbătoare de căldură

- pompe

- filtre

- panouri de distribuţie

3. Proiectarea instalaţiilor tehnologice

Se generează layer-ele corespunzătoare fiecărui mediu cu alegerea

corespunzătoare fiecărui tip de material (oţel-inox, oţel-carbon) şi a caracteristicilor

fiecărui tip de ţeavă.

Proiectarea se face cu respectarea strictă a diagramei tehnologice, având la

baza criteriul minimizării distanţelor la conductele care transportă mediul principal, în

acest caz sodă. Se va ţine cont de asigurarea unei operări facile şi sigure, având în

vedere gradul de toxicitate al acestui tip de mediu.

Pentru legarea pompelor se are în vedere asigurarea unei distanţe minime de

1 m la aspiraţia acestora, precum şi a înălţimilor de pompare.

iunie 2008 - 38 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN În proiectarea instalaţiilor aferente schimbătoarelor de căldură, se ţine cont de

compensarea dilataţiilor datorate agentului de încălzire. Fiind un schimbător de

căldură cu plăci trebuie asigurat spaţiul necesar demontării schimbătorului şi

înlocuirea uşoară a plăcilor.

În instalaţie sunt amplasaţi şi senzori pentru măsurarea parametrilor de proces

sau pentru asigurarea funcţionării corecte a echipamentelor. Aceştia trebuie plasaţi

în zonele în zonele în care să asigure măsurarea corectă a mărimilor de proces.

După realizarea efectivă a instalaţiilor se construiesc suporţi de rigidizare.

Proiectarea 2D a instalaţiilor de proces

Desenele 2D se generează din modelul 3D, având ca scop asigurarea

planşelor de execuţie necesare lucrărilor efective de montaj. Pornind de la modelul

3D se generează fişierele “ortho” care definesc zonele de interes dintr-o instalaţie.

Pentru o zonă de interes (box) se definesc, vederile, secţiunile ş isometriile

necesare unei bune vizualizări ale proiectului. Pe baza acestor fişiere ortho se

generează desenele 2D primare.

Fişierele 2D primare sunt în modulul Draft. Se defineşte formatul de lucru al

desenului. Se introduc vederile, secţiunile, respectiv isometriile în format conform

regulilor de bază din desenul tehnic. Fiecare vedere, secţiune sau isometrie se

scalează conform scărilor standard.

În continuare se prelucrează fiecare din desenele componente.

Prelucrarea constă în:

- înlăturarea elementelor nedorite din desen (puncte ajutătoare, linii, etc.)

- se trasează axele echipamentelor şi se completează cu elementele de

construcţie ce nu apar în desen (pereţi, tavane, planşee).

iunie 2008 - 39 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN - se trasează linii de indicaţie de la echipamente, ţevi, armături şi alte

elemente ale desenului. Datorită faptului că datele fiecărui element sunt

păstrate în baza de date la generarea unei linii de indicaţie sunt

cunoscute toate elementele definitorii acelui element. Pe desenul 2D se

figurează mediul care circulă prin acea conductă şi diametrul nominal.

Pentru ventile, numărul atribuit acestuia conform diagramei tehnologice.

Pe vederi şi secţiuni se indică ţevile, iar pe isometrii ventilele.

- se face cotarea înălţimii ţevilor faţă de planşee sau tavane şi

dispunerea lor una faţă de cealaltă în raport cu elemente ajutătoare fixe

- dispunerea liniilor de indicaţie se face conform unui aliniament

predefinit în jurul desenelor conform normelor de desen tehnic (distanţă

egală între textul liniilor de indicaţie, liniile de indicaţie nu se

intersectează între ele, etc.)

- cotele sunt dispuse paralel, cu distante egale între ele.

După definitivarea vederilor, secţiunilor şi isometriilor se completează

indicatorul cu respectarea regulilor de codificare a desenelor având în vedere

identificarea uşoară a acestora.

Generarea listelor de materiale

După cum aminteam mai sus unul dintre avantajele proiectării cu ajutorul

bazelor de date, este posibilitatea de a extrage diferite rapoarte referitoare la model

(proiect). Extrasul de material este unul dintre rapoartele foarte importante pe care îl

putem extrage din modelul 3D. Extrasul de materiale se face după ce modelul 3D

este finalizat, acesta putând fi vizualizat sub formă tabelară, de tip Excel. După

finalizarea modelului se va crea un fişier text care conţine toate layer-ele din modelul

3D, exceptând layer-ele în care au fost construite echipamente (tancuri, pompe,

schimbătoare de căldură, panouri) şi clădirea (pereţi, canale, stâlpi). După crearea

iunie 2008 - 40 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN fişierelor text se va apela comanda “extract material list” iar softul va genera lista de

materiale sub forma tabelară.

Aceasta listă de materiale va cuprinde toate elementele care au fost folosite în

construcţia modelului 3D. Astfel aceasta va începe cu afişarea tuturor tipurilor de ţevi

folosite şi vor fi afişate ascendent în ordinea DN-urilor. Acesta va mai conţine

informaţii legate de tipul materialului utilizat şi lungimile totale a fiecărui tip de ţeavă

folosit. După afişarea ţevilor urmează afişarea informaţilor referitoare la coturile

utilizate. Informaţiile referitoare la coturi sunt următoarele: diametrul (DN 25, DN 65,

DN 100), unghiuri (90 grade, 45 grade), materialul (inox, OL 37) şi numărul de bucăţi.

În continuarea listei de materiale vor fi afişate T-urile normale şi T-urile reduse,

reducţiile, acestea putând fii concentrice şi excentrice fiind caracterizate de diametrul

de intrare şi diametrul de ieşire. Lista de materiale va mai cuprinde flanşele,

racordurile olandeze, garniturile şi armăturile, fiecare fiind caracterizate de parametrii

specifici. Armăturile vor fi grupate în funcţie de numele producătorului şi în funcţie de

tipul fiecăruia. Spre exemplu daca s-ar folosi ventile APV acestea vor fi clasificate

după tipul de acţionare (manuale sau pneumatice) DN-ul, modul de conectare

(sudate, cu flanşe sau cu racord olandez) şi tipul lor (cu flanşe duble, cu flanşă şi

olandeză, cu olandeză sau sudat). În categoria armăturilor vor fi incluse şi ventile de

sens, vizoare sau filtre. Această listă de materiale se dovedeşte a fi foarte utilă în

vederea achiziţionării materialelor necesare pentru realizarea montajului, putându-se

aproxima cu mare uşurinţă costurile legate de execuţia lucrării.

Generarea ISOGEN-ului

Un alt raport deosebit de util pe care îl putem extrage cu ajutorul bazei de date

ORACLE este “isogen-ul”. Acesta este generat în mod asemănător cu extrasul de

material, doar că rezultatul acestuia va fi un desen grafic. Isogen-ul va fi generat

pentru fiecare layer separat şi va cuprinde o reprezentare schematică a elementelor

construite în layerul respectiv. Fişierul grafic generat este alcătuit din reprezentarea

izometrică a elementelor, fiind indicate cotele şi conectările elementelor cu alte

layere. Isogen-ul se dovedeşte a fi un instrument extrem de util pentru muncitorul

care va efectua montajul. Astfel acesta va şti exact la ce dimensiuni vor trebui tăiate

ţevile fără a fi nevoie ca acestea să fie măsurate sau cotate pe desenele de execuţie.

iunie 2008 - 41 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN De asemenea el va şti să monteze armăturile la unghiurile corespunzătoare, chiar

dacă acestea nu sunt vizibile pe desenele de execuţie. Tot odată isogen-ul va genera

pe lângă modul grafic şi un tabel de componenţă cu toate elementele sau armăturile

reprezentate grafic. Acest tabel va cuprinde detalii referitoare la dimensiunile şi

materialul elementelor.

3.4 Modelul tridimensional al staţiei de spălare

Modelul tridimensional presupune o reprezentare detaliată şi la scară a staţiei

de spălare CIP.

Cu ajutorul modulului VectorPipe, al mediului de proiectare Exceed şi

urmărind diagrama tehnologică, am proiectat modelul tridimensional al staţiei de

spălare respectând toate instrucţiunile de montaj a instrumentelor si echipamentelor

incluse în lista de componenţă a diagramei tehnologice.

Instrumentele care necesită operarea manuală de către operator au fost

amplasate în funcţie de scopul şi de utilizarea acestora şi astfel încât accesul la

acestea să se facă cât mai uşor. Unele trebuie operate zilnic sau săptămânal, cum ar

iunie 2008 - 42 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN fi, tabloul de comandă, conductivimetrele sau care trebuie operate ocazional sau în

caz de avarie: robinetul principal de abur.

Operatorul trebuie să aibă acces uşor la panoul de comandă, pentru a efectua

zilnic operaţiile de spălare după fiecare utilizare a echipamentelor tehnologice,

pregătindu-le pentru o nouă etapă a procesului tehnologic.

Modulul a fost proiectat astfel încât să se poată asigura transportul acestuia la

locul instalării iar instalarea acestuia să fie cat mai uşoară.

Cu ajutorul modulului Draft al mediului de proiectare Exceed au fost prelucrate

patru desene de execuţie al staţiei CIP. Câte un desen care redă vederile în plan atât

al modelului tridimensional cât şi al cadrului suport, conform regulilor desenului

tehnic ale standardului european de dispunere a vederilor şi câte un desen în care

au fost reprezentate 3 vederi izometrice ale modelului şi ale cadrului suport, în care

muncitorul poate vedea cu uşurinţă forma traseelor şi montarea instrumentelor

(anexa 2).

iunie 2008 - 43 -


Cap. 4 Construcţia staţiilor de spălare CIP

4.1 Echipamente folosite în construcţia staţiilor CIP

În construcţia staţiilor de spălare CIP sunt folosite echipamente de ultimă

generaţie, de o înaltă calitate, care asigură o excelentă funcţionare şi respectarea

tuturor normelor de igienă în industria alimentară.

4.1.1 Schimbătoare de căldură

Schimbătoarele de căldură asigură transferul de căldură de la un mediu la

altul (ex. pentru încălzire: abur apă, pentru răcire: glicol bere ), pentru a

asigura temperatura cerută de procesul tehnologic de fabricare a unui produs.

Cele două fluide pot circula prin schimbătorul de căldură în contracurent (fig.

A) sau în echicurent (fig. B).

Cele mai eficiente schimbătoare de

căldură sunt acelea la care fluidele circulă

în contracurent (fig. A) deoarece transferul

de căldură este mai mare. Pentru aceasta

se dorește şi ca suprafaţa de contact să

fie cât mai mare.

În construcţia staţiilor de spălare CIP se utilizează două tipuri de schimbătoare

de căldură:

a) schimbătoare de căldură tubulare;

b) schimbătoare de căldură cu plăci.

a) Schimbătoare de căldură tubulare

Schimbătoarele de căldură tubulare sunt alcătuite dintr-o serie de tuburi care

sunt introduse într-un cilindru. Prin setul de tuburi circulă fluidul care necesită a fi

iunie 2008 - 44 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN încălzit sau răcit, în funcţie de aplicaţie. Al doilea fluid circulă printre tuburile care

sunt încălzite sau răcite, astfel transmiţând sau absorbind căldura necesară încălzirii

sau răcirii produsului.

Aceste tipuri de schimbătoare se folosesc în aplicaţii unde sunt presiuni şi

temperaturi mari.

b) Schimbătoare de căldură cu plăci

Un alt tip de schimbătoare de căldură sunt cele cu plăci. Acestea au avantajul

că au o suprafaţă de contact, asupra căreia se face transferul de căldură, foarte

mare şi pot fi montate într-un spaţiu mai eficient decât la cele tubulare.

Schimbătoarele de căldură cu plăci pot fi cu garnituri de etanşare sau cu plăci

brazate.

În construcţia staţiilor CIP se folosesc schimbătoare de căldură cu garnituri de

etanşare:

iunie 2008 - 45 -

Principiul de aranjare al plăcilor


4.1.2 Pompe

În construcţia staţiilor de spălare CIP se folosesc pompe centrifugale care

asigură presiunea necesară spălării traseelor şi echipamentelor tehnologice. Unul

dintre marii producători de pompe în industria alimentară este Alfa Laval.

În general, în instalaţiile de spălare CIP, se folosesc două tipuri de pompe

centrifugale:

a) Pompe Solid C

Pompele centrifugale Solid C sunt

folosite în instalaţiile de spălare CIP pentru a

asigura debitul necesar pentru turul agentului

de spălare spre obiectivele ce urmează a fi

spălate.

Pompele necesare instalaţiei se aleg, în

funcţie de presiunea şi debitul dorit pentru o

spălare eficientă, conform graficului de selecţie

din imagine:

iunie 2008 - 46 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Pentru proiectul de faţă s-au ales două pompe Solid C2, pentru linia de 15 000

l/h şi o pompă Solid C3, pentru linia de 24000 l/h.

b) Pompe MR

Pompele centrifugale MR sunt folosite în

construcţia instalaţiilor CIP pentru a asigura

presiunea necesară pentru a trimite soluţia de

spălare înapoi în rezervoarele de la staţia CIP.

Aceste pompe se numesc pompe de CIP retur şi

se instalează în locurile unde se termină traseele

de CIP tur.

Pompele necesare instalaţiei se aleg, în funcţie de presiunea şi debitul dorit

pentru o spălare eficientă, conform graficului de selecţie din imagine:

4.1.3 Robineţi de reglare şi distribuţie

Procesul de spălare şi igienizare a echipamentelor tehnologice se face

conform diagramei tehnologice (P&ID) cu ajutorul robineţilor de reglare şi distribuţie.

Pe instalaţia de încălzire a soluţiei de spălare (pe instalaţia de abur) sunt

folosite mai multe tipuri de ventile (robineţi), cum ar fi:

a) Robinet cu scaun, cu acţionare manuală

Acest tip de robinet este folosit de regulă pe conducta

principală de abur, pentru a închide/deschide circuitul de abur

în staţia de spălare CIP. Este folosit în caz de avarie sau pentru

izolarea celorlalte componente ce trebuie înlocuite sau la care

trebuie să se facă întreţinerea periodică.

b) Filtru Y

iunie 2008 - 47 -


Filtrul Y se montează pe conducta principală de abur, pentru a reţine corpurile

străine ce se pot afla pe traseu, pentru a nu deteriora următoarele ventile aflate pe

traseu şi pentru a proteja schimbătoarele de căldură. Filtrele se curăţă periodic,

înlăturând impurităţile aflate în sitele acestora.

c) Ventil cu scaun, cu acţionare pneumatică

Aceste ventile sunt de tip ON/OFF şi sunt folosite

pentru a Închide/deschide circuitul de încălzire pentru

fiecare schimbător de căldură.

Acţionarea acestora se face din panoul de comandă

şi control cu ajutorul aerului comprimat, conform

programului de spălare.

d) Ventil regulator de presiune

Ventilele regulatoare de presiune sunt de tip

proporţional şi au rolul de a regla presiunea aburului prin

circuitul de încălzire în funcţie de temperatura agentului de

spălare la ieşirea din schimbătorul de căldură. Temperatura

este măsurată cu ajutorul unui senzor de temperatură montat

pe traseul de CIP tur. Acesta comandă

închiderea/deschiderea proporţională a ventilului, astfel

reglând presiunea aburului la valoarea dorită pentru

încălzirea soluţiei de spălat pană la temperatura dorită.

e) Oală de condens

iunie 2008 - 48 -


Tot pe traseul de încălzire, datorită transferului termic din schimbătorul de

căldură, se formează condens, care trebuie eliminat. Acest lucru se face cu ajutorul

oalelor de condens, care se deschid numai în prezenţa condensului în circuit.

Pe traseele de CIP s-au folosit ventile cum ar fi:

a) Ventil fluture

Ventilele fluture pot fi acţionate atât manual cat şi

pneumatic de către un actuator cu aer comprimat.

Aceste ventile se pot echipa şi cu senzori de poziţie

care indică operatorului, în camera de comandă sau pe

displayul panoului de comandă, dacă ventilul este închis

sau deschis.

Ventilele diferă în funcţie de dimensiuni şi tipul de

conexiune. Tipul de conexiune poate fi: flanşe,

flanşă/racord olandez, sudabil, racord olandez/ racord

olandez. În funcţie de aplicaţie se alege tipul de

conexiune dorit.

b) Ventil de sens

Ventilul de sens are rolul de a permite curgerea fluidelor

într-o singură direcţie. Sensul acesteia este indicat pe corpul

ventilului.

iunie 2008 - 49 -


4.1.4 Instrumente pentru măsurarea şi controlul parametrilor

de spălare

Pentru măsurarea şi controlul parametrilor de spălare se folosesc instrumente

speciale cu conexiuni igienice. Aceste conexiuni nu permit acumularea de bacterii.

Instrumentele folosite în construcţia staţiilor CIP sunt:

a) Debitmetru

Debitmetrul este aparatul care măsoară debitul

ce trece prin traseul pe care este instalat. Acesta nu

numai că măsoară debitul şi îl afişează pe displayul

acestuia, dar şi transmite valoarea măsurată panoului

de comandă şi control care în funcţie de valoarea

debitului poate comanda turaţia pompelor cu ajutorul

convertizoarelor de frecvenţă.

De regulă debitmetrele se montează cu un diametru inferior diametrului ţevii

(ex. dacă ţeava este DN65 se alege un debitmetru DN50), pentru ca valoarea

măsurată sa fie cât mai aproape de cea adevărată. De asemenea, pentru o

măsurătoare corectă, debitmetrul trebuie montat pe un sector de ţeavă drept (fără

coturi) şi lăsând o distanţă egală cu cinci diametre ale ţevii înainte de debitmetru şi

trei diametre după acesta.

b) Conductivimetru

Conductivimetrul este un aparat mai complex cu care

se măsoară conductivitatea soluţiei de spălare.

Conductivitatea soluţiei se modifică în funcţie de

concentraţia de sodă respectiv acid, din soluţia de spălat

(de exemplu apa de clătire trebuie să ajungă la 2-3 mS). Pe

lângă măsurarea conductivităţii, acestea pot măsura şi

temperatura lichidului. Şi acestea, ca şi debitmetrele, pot transmite semnal în panoul

de comandă şi control pentru a efectua toate procedurile de spălare şi le afişează pe

displayul aparatului.

iunie 2008 - 50 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Conductivimetrele se conectează în ţeavă cu ajutorul conexiunilor igienice,

cum ar fi racord olandez sau clamp.

c) Senzori de nivel

Senzorii de nivel sunt utilizaţi în construcţia staţiilor

CIP pentru toate tipurile de fluide. Senzorii se montează pe

partea laterală a rezervoarelor pentru a indica nivelul minim,

mediu sau maxim al lichidului. Senzorii de nivel minim au şi

rolul de a proteja pompele, pentru a nu funcţiona în gol.

Acest tip de senzori pot funcţiona la temperaturi de

până la 150 °C.

d) Senzori de curgere

Senzorii de curgere detectează prezenţa fluidului prin

interiorul unei ţevi, închizând sau deschizând un întrerupător,

printr-un sistem de pârghii. Datorită construcţiei lor, aceştia

trebuie montaţi pe o ţeavă aflată în poziţie orizontală. Şi la

aceştia ca şi la debitmetre trebuie lăsată o bucată de ţeavă dreaptă la montaj, însă

numai de două diametre înainte şi trei diametre după.

e) Senzori de temperatură

Temperatura soluţiei de spălare este măsurată cu

ajutorul senzorilor de temperatură. Aceştia sunt montaţi pe

traseul de ieşire din schimbătorul de căldură (cip tur).

Valoarea măsurată este transmisă în panoul de comandă şi

control, de unde se dă comanda la ventilul regulator de

presiune de pe traseul de abur, care reglează presiunea

aburului astfel încât să aducă soluţia de spălat la

temperatura de lucru.

f) Ecranul de interfaţă

Interfaţa cu utilizatorul se face cu ajutorul unui

touchscreen color, cu ajutorul căruia se pot seta diferite

programe de spălare şi parametrii acestora, dar se pot face

şi spălări auxiliare, în care se comandă fiecare ventil.

iunie 2008 - 51 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Aceasta se întâmplă în cazuri speciale. Se poate de asemenea identifica foarte uşor

şi rapid orice defecţiune ce apare la staţia de spălare.

4.2 Fabricarea staţiilor de spălare CIP

Procedeul de fabricare al staţiilor de spălare CIP se face conform desenelor

de execuţie alcătuite pe baza proiectului tridimensional.

Fabricarea constă în parcurgerea unor principale etape:

- Construcţia cadrului suport

- Poziţionarea echipamentelor

- Construcţia traseelor tehnologice

- Finisarea construcţiei

4.2.1 Construcţia cadrului suport

Cadrul suport al staţiei de spălare este construit astfel încât să asigure o bună

rigidizare al staţiei de spălare şi să asigure susţinerea echipamentelor şi a robineţilor,

pentru ca acestea sa nu fie susţinute datorită conexiunilor, care ar duce la

deformarea ţevilor şi chiar la deteriorarea echipamentelor.

Construcţia cadrului suport se face conform desenelor de execuţie (vezi desen

nr. 2.1 şi 2.2) din oţel INOX.

Profilele rectangulare sunt debitate la lungimile necesare

cu autorul unei maşini de debitat cu bandă (ca în figură), care are

şi posibilitatea de debitare la un anumit unghi.

Asamblarea elementelor se face prin sudură, respectând

normele privind procedurile de sudură prezentate în prescripţia tehnică PT CR 13 –

2003 ce aparţine Reglementării Tehnice Naţionale ale ISCIR.

După construirea cadrului, se fixează pe acesta colierele necesare susţinerii

traseelor, ţinându-se cont de dimensiunile şi poziţia acestora.

iunie 2008 - 52 -


4.2.2 Poziţionarea echipamentelor

Echipamentele tehnologice, cum sunt: rezervoare, pompe, schimbătoare de

căldură, sunt poziţionate pe cadrul suport astfel încât conectarea acestora să se

realizeze cât mai uşor şi să rezulte după conectarea acestora trasee pe cât posibil

paralele şi perpendiculare.

Prima dată se poziţionează rezervoarele de stocare ale soluţiilor de spălare

după care se poziţionează pompele astfel încât absorbţia pompei să fie, dacă este

posibil, în dreptul racordului de golire al rezervorului.

Rezervoarele de recirculare au fost sudate de cadrul suport pentru ca acestea

să nu se mişte datorită şocurilor rezultate în urma pornirii pompelor.

Schimbătoarele de căldură se poziţionează astfel încât intrarea în

schimbătorul de căldură să fie paralelă cu refularea pompei centrifugale.

Dacă după conectarea pompelor nu se realizează fixarea acestora, atunci se

fixează de cadrul suport prin şuruburi, astfel încât datorită vibraţiilor motorului pompei

să nu apară deformări ale traseelor.

4.2.3 Construcţia traseelor tehnologice

După poziţionarea echipamentelor urmează conectarea acestora, realizând

construcţia traseelor tehnologice.

Traseele tehnologice sunt executate din oţel inox, conform desenelor de

execuţie (vezi desen nr. 2.3 şi 2.4), întocmite după modelul tridimensional al staţiei

de spălare.

În construcţia traseelor tehnologice trebuie avute în vedere câteva reguli de

montaj:

- Direcţiile ţevilor sa fie pe cât posibil pe direcţii paralele şi

perpendiculare (se folosesc cât mai mult coturi de 90°)

- Unde există ventile la intersecţia a două trasee, acestea se montează

direct pe teu, pentru ca spălarea traseului faţă de care se separă al doilea, să se facă

în modul cel mai optim

- Dacă nu se specifică poziţia ventilelor, acestea se vor monta în poziţia

normal închis (NI)

iunie 2008 - 53 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN Construcţia traseelor se începe cu montarea conexiunilor pe echipamentele

principale după care se construiesc traseele principale. După ce sunt amplasate

traseele principale pe cadrul suport cu ajutorul colierelor se determină cu uşurinţă

distanţele traseelor auxiliare ce includ ventile şi robineţi, pentru ca montajul să se

facă cât mai uşor şi fără pierderi de materiale mari.

Ţevile se debitează la dimensiunile necesare

din ţevi de lungimi standard de 6 m cu ajutorul maşinii

de debitat cu disc (vezi foto), ce asigură debitarea

perpendiculară pe axa ţevii.

Asamblarea elementelor componente se face

prin sudură conform normelor privind procedurile de

sudură prezentate în prescripţia tehnică PT CR 7/3 –

2003 ce aparţine Reglementării Tehnice Naţionale ale ISCIR.

Sudarea se face în mediu protector (argon), care are rolul de răcire în timpul

sudării dar şi de a forma în interiorul ţevii o pernă de argon ce asigură o sudură

netedă (fără pori) şi igienică. Acest tip de sudură se numeşte sudură în mediu

protector şi este esenţial în construcţia traseelor tehnologice în industria alimentară.

4.2.4 Finisarea construcţiei modulului

După terminarea construcţiei modulului staţiei de spălare urmează procesul

de finisare al acestuia. Procesul de finisare constă în decaparea şi pasivizarea

suprafeţelor din INOX.

Prin decapare se înţelege finisarea suprafeţelor cu material scotchbrite pentru

ca suprafeţele să fie cât mai lucioase.

Prin pasivizare se înţelege curăţirea sudurilor, aducând materialele în stare de

pasivitate.

Pasivizarea suprafeţelor exterioare se face cu pastă acidă

Antox, care se îndepărtează cu uşurinţă sub jet de apă.

În cazul suprafeţelor interioare ale ţevilor, pasivizarea se

face după momentul instalării staţiei de spălare, pregătindu-se o

soluţie de spălare acidă care se recirculă pe rând pe fiecare

traseu. După ce se face pasivizarea interioară urmează etapa de dezinfectare cu

iunie 2008 - 54 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN sodă şi implicit limpezirea cu apă caldă. Procedeul se repetă până testul cu

fenolftaleină are ca rezultat apă curată.

4.3 Proceduri de spălare

CIP TANKSTANCURI CIP

Frequency: Once a trimesterFrecventa: Trimetrial

Hygienic stepPas igienizare

Product ConcentrationConcentratie

TemperatureTemperatura

TimeTimp

Initial RinsingClatire initiala

Recovered waterApa recuperata

ColdRece

10

Alkaline CleaningCuratire alcalina

NaOHP3-stabilon

20.2

70 40

RinsingClatire

Fresh waterApa rece

ColdRece

10

Acid CleaningCuratare acida

P3-trimeta DUO 1.5 ColdRece

30

Final RinsingClatire finala

Fresh waterApa rece

ColdRece

10

MILK TANK CIPCIP TANC LAPTE

Frequency: After each emptyingFrecventa: Dupa fiecare golire




TimeTimp



ColdRece

10


NaOH 20.2

60 20


Fresh waterApa rece

ColdRece

10

Frequency: WeeklyFrecventa: Saptamanal




TimeTimp



ColdRece

10


NaOHP3-stabilon

20.2

60 30

RinsingClatire

Fresh waterApa rece

ColdRece

10



30


Fresh waterApa rece

ColdRece

10

iunie 2008 - 55 -


CREAM TANK CIPCIP TANC SMANTANA

Frequency: After each emptyingFrecventa: Dupa fiecare golire




TimeTimp



ColdRece

20


NaOH 20.2

60 20


Fresh waterApa rece

ColdRece

10

Frequency: WeeklyFrecventa: Saptamanal




TimeTimp



ColdRece

20


NaOHP3-stabilon

20.2

60 30

RinsingClatire

Fresh waterApa rece

ColdRece

10



30


Fresh waterApa rece

ColdRece

10

MILK PIPELINE CIPCIP TRASEU LAPTE

Frequency: DailyFrecventa: Zilnic




TimeTimp



ColdRece

10


NaOHP3-stabilon

20.2

80 20


Fresh waterApa rece

ColdRece

10

iunie 2008 - 56 -


Frequency: Once a weekFrecventa: O data pe saptamana




TimeTimp



ColdRece

10


NaOHP3-stabilon

20.2

80 30

RinsingClatire

Fresh waterApa rece

ColdRece

15



30


Fresh waterApa rece

ColdRece

10

CREAM PIPELINE CIPCIP TRASEU SMANATANA

Frequency: DailyFrecventa: Zilnic




TimeTimp



ColdRece

10


NaOHP3-stabilon

20.2

80 20


Fresh waterApa rece

ColdRece

10

Frequency: Once a weekFrecventa: O data pe saptamana




TimeTimp



ColdRece

10


NaOHP3-stabilon

20.2

80 30

RinsingClatire

Fresh waterApa rece

ColdRece

15



30


Fresh waterApa rece

ColdRece

10

iunie 2008 - 57 -


Cap. 5 Calculul economic al staţiei CIP

În cele ce urmează vor fi prezentate calculele economice necesare fabricării

staţiei de spălare CIP, calcule ce cuprind preţurile componentelor principale, a

materialelor de instalare, a consumabilelor, cheltuieli de proiectare şi calculul

economic al automatizării staţiei de spălare CIP, în urma acestora stabilindu-se

preţul final al acesteia.

5.1 Calculul economic al componentelor principale

Considerăm ca fiind componente principale, echipamentele importante ale

instalaţiei de spălare, cum sunt:

- Rezervoare

- Pompe

- Schimbătoare de căldură

Preţul rezervoarelor a fost calculat în urma materialelor folosite la valoarea de:

- 1240 EUR/buc. – rezervor 150 l

- 1320 EUR/buc. – rezervor 250 l

Preţul pompelor Alfa Laval este de:

- 2808 EUR/buc – pompă centrifugală Solid C2

- 3102 EUR/buc – pompă centrifugală Solid C3

Preţul schimbătoarelor de căldură Tetra Spiraflo este de:

- 3650 EUR/buc. – schimbător de căldură CIP type 1 = 108/19x16C-2

Însumând preţurile echipamentelor principale, având în vedere cantităţile:

- Rezervor 150 l – 2 buc.

- Rezervor 250 l – 1 buc.

- Pompă centrifugală Solid C2 – 2 buc.

- Pompă centrifugală Solid C3 – 1 buc.

- De căldură CIP type 1 = 108/19x16C-2 – 3 buc,

rezultă preţul total al echipamentelor:

Preţurile nu includ TVA.

iunie 2008 - 58 -


5.2 Calculul economic al materialelor de instalare

Prin materiale de instalare înţelegem toate materialele necesare fabricării

staţiei CIP. Acestea includ: ţeavă (rotundă şi rectangulară), robineţi, ventile,

conexiuni şi materiale consumabile (discuri şi pânze de debitat, scotchbrite, pastă de

pasivizare a suprafeţelor din INOX, argon, etc.).

iunie 2008 - 59 -


iunie 2008 - 60 -


Materialele consumabile au fost calculate la preţul de 1650 EUR. În preţul

consumabilelor au fost incluse şi regiile (apă, energie electrică, etc.).

Astfel, conform tabelelor de mai sus, suma totală a materialelor de instalare

este de 25601,885 EUR.


5.2 Calculul cheltuielilor de proiectare

Faza de proiectare a staţiei de spălare CIP s-a realizat în timp de o

săptămână, la un program de lucru de opt ore pe zi şi s-a efectuat supervizarea

execuţiei. Pentru proiectare şi supervizare sa aplicat tariful de 12 EUR/h.

Astfel cheltuielile de proiectare şi supervizare sunt:

Preţul nu include TVA.

5.2 Calculul economic al automatizării

În calculul economic al automatizării au fost incluse toate instrumentele de

măsură şi elementele componente ale panoului de comandă şi control.

Aşadar preţul total al automatizării staţiei de spălare CIP este de 37759 EUR.


iunie 2008 - 61 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN 5.2 Calculul preţului final

În calculul preţului final al staţiei de spălare CIP, au fost incluse orele de

muncă a patru muncitori în timp de două săptămâni la un program de lucru de opt

ore pe zi, 5 zile pe săptămână. Preţul manoperei este de 15 EUR/h. Astfel se

calculează manopera ca fiind:

Preţul final este calculat ca fiind suma tuturor cheltuielilor la care se adaugă

un profit de 20 %. Astfel preţul final al staţiei de spălare CIP este:

iunie 2008 - 62 -


Cap. 6 Concluzii

Tema proiectului a fost propusă pentru proiectarea şi execuţia practică a unei staţii

de spălare CIP automată, pentru a înlocui procedeul de spălare manual cu perie şi

furtun, cu spălarea automată a echipamentelor tehnologice şi a instalaţiilor de

proces;

Pentru realizarea proiectului s-au parcurs etapele proiectării, construcţiei şi a

calculului economic datorită cunoştinţelor de proiectare constructivă utilizând un

mediu de proiectare tridimensională;

Proiectarea s-a făcut prin utilizarea unui mediu de proiectare de ultimă generaţie,

specializat în proiectarea instalaţiilor în industria alimentară, proiectare făcându-se

cu uşurinţă datorită bibliotecilor cuprinse în baza de date a programului, ce cuprind

majoritatea elementelor constructive ale instalaţiilor din industria alimentară;

Fabricarea staţiei de spălare s-a realizat folosind materiale şi echipamente de cea

mai bună calitate, ce oferă garanţia unor produse de calitate superioară;

Staţia de spălare dispune de o automatizare completă, ce permite operatorului de

a efectua toate procedurile de spălare doar de la panoul de comandă şi control,

fără a fi necesară deplasarea acestuia la locul unde se efectuează spălarea.

Aceasta de datorează echipamentelor, robineţilor de reglare şi distribuţie şi a

instrumentelor pentru măsurarea şi controlul parametrilor de spălare de înaltă

precizie, toate fiind comandate automat.

Avantaje ale staţiei de spălare CIP:

- este universală; datorită construcţiei modulare, aceasta poate fi instalată

indiferent de amplasament;

- spălarea se face cu recuperarea soluţiei de spălat, astfel fiind economică

din punct de vedere al consumului de utilităţi;

- echipamentele nu necesită demontarea pentru a fi spălate deoarece

aceasta se realizează în circuit închis (CIP – Clean In Place).

- timpul alocat spălării este redus considerabil, astfel mărindu-se timpul

aferent producţiei;

- calitatea spălării este net superioară celei manuale, datorită instrumentelor

de control a igienizării ce comandă pregătirea soluţiilor de spălare, aceasta

contribuind şi la îmbunătăţirea calităţii produselor.

iunie 2008 - 63 -

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN În calcul economic al staţiei de spălare CIP, s-au luat în considerare calculele

cheltuielilor de proiectare, preţurile componentelor, ale materialelor de instalare,

consumabile şi automatizare;

Lucrarea s-a încheiat cu realizarea practică a instalaţiei de spălare CIP şi

instalarea acesteia într-o fabrică de produse lactate;

iunie 2008 - 64 -


BIBLIOGRAFIE

1. Y Chisti, M Moo-Young - Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology,

Ed. Springer, 1994, Berlin;

2. Peter J. Fellows – Food Processing Technology: Principles and Practice,

Woodhead Publishing Ltd., 2000;

3. Gh.Voicu – Sisteme de dozare şi ambalare, Editura Bren, Ediţiile 2001 şi

2003, Bucureşti;

4. Gh. Voicu, M.F. David – Instalaţii şi tehnologii în industria de prelucrare a

laptelui, Editura MatrixRom, 2008;

5. Banu C., Vizireanu C. – Procesarea industrială a laptelui, Ed. Tehnică,

Bucureşti, 1998;

6. Ioancea L., Dinache P., ş.a. – Maşini, utilaje şi instalaţii în industria alimentară,

Ed.Ceres, Bucureşti, 1986;

7. Banu C. şi col. – Manualul inginerului din industria alimentară, vol.I şi II,

Editura Tehnică, Bucureşti, 1998, 1999;

8. Iordache Gh. - Maşini şi utilaje pentru industria alimentară, Editura

MatrixROM, Bucureşti, 2004;

9. CHINTESCU, G.; GRIGORE, S. - Îndrumător pentru tehnologia produselor

lactate, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1982;

10. D. Mocanu, G. Rotaru – Programul preliminar operaţional. Igienizarea în

industria laptelui, 2008

11. Savu Constantin – Controlul sanitar veterinar al alimentelor, Ceres, 1997

12. Precupetu P., Dale C., s.a. - Desen tehnic industrial, Editura Tehnică,

Bucureşti, 1990;

iunie 2008 - 65 -

http://www.springerlink.com/content/100967/?p=b27c9d35d5554277b04bf268f957118b&pi=0

UTC-N PROIECT DE DIPLOMĂ IUGA IOAN 13. Auto-trol Technology – VectorPipe users manual, 2003

14. ISCIR – Prescripţii tehnice – Grupa CRI, 2003;

15. Alfa Laval – Sanitary Equipment Product Catalogue – with prices, 2008;

16. Samson – Product Catalogue DVD Edition, 2008-01;

17. Tetra Pak – CIP&Water heater catalogue, 2007;

18. Endress+Hauser – Product Catalogue CD Edition, 2008-01

19. http://www.burkert.com/products_data/datasheets/DS2000-WeldEnd-EU-

EN.pdf ;

20.http://en.wikipedia.org/wiki/Clean-in-place ;

21.http://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_pump ;

22.http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_exchanger ;

iunie 2008 - 66 -

http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_exchanger

http://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_pump

http://en.wikipedia.org/wiki/Clean-in-place

http://www.burkert.com/products_data/datasheets/DS2000-WeldEnd-EU-EN.pdf

http://www.burkert.com/products_data/datasheets/DS2000-WeldEnd-EU-EN.pdf

Documents

Lucrare Ionut