PAGINA WEB Programul NUCLEU: SISTEME BIOTEHNICE INTELIGENTE PENTRU AGRICULTURA DURABILĂ-SMART-BIOTEH Denumire obiectiv: O1. FUNDAMENTAREA ȘTIINȚIFICĂ A PROCESELOR DIN AGRICULTURĂ, INDUSTRIA ALIMENTARĂ ŞI CREAREA DE NOI TEHNOLOGII, INSTRUMENTE ŞI ECHIPAMENTE COMPATIBILE ŞI COMPETITIVE CU ARIA EUROPEANĂ DE CERCETARE SPECIFICĂ CONCEPTULUI DE AGRICULTURĂ 4.0, ÎN DOMENIUL BIOECONOMIE Proiect : PN 19 10 01 05 - MANAGEMENTUL INTEGRAT AL LUCRARILOR DIN FERMELE AGRICOLE, VITICOLE SI POMICOLE Contractul Nr. 5N/07.02.2019 Obiectivul proiectului: Obiectivul principal al proiectului este asigurarea managementului integrat al lucrărilor din fermele agricole, viticole si pomicole prin cercetarea şi fundamentarea tehnico-științifică a unor sisteme biotehince şi crearea de noi tehnologii pentru recoltarea şi procesarea cătinii, a unei tehnologii integrate de tocare a resturilor vegetale rezultate din tăierile din viticultură/pomicultură și realizarea unui modul integrat, inteligent, destinat recuperarii energiei termice solare şi a caldurii rezultate din procesul de compostare a deşeurilor biodegradabile Obiectivele specifice ale proiectului constau în elaborarea, realizarea şi testarea de tehnologii şi sisteme tehnice inteligente, în vederea transferului ulterior către agenți economici, fermieri precum si în domeniul universitar şi academic a rezultatelor activităților de cercetare-dezvoltare-inovare pentru următoarele teme de cercetare:

1. Tehnologie inovativa de procesare a fructelor de cătina; 2. Tehnologie integrată şi echipament tehnic de tocare a resturilor vegetale rezultate

din tăierile din viticultură/pomicultură; 3. Sistem modulat, inteligent, pentru recuperarea energiei termice solare şi a căldurii

rezultate în procesul de compostare a deşeurilor biodegradabile. La realizarea proiectului se vor utiliza următoarele infrastructuri proprii INMA-conform

platformei http://erris.gov.ro/ : - Sistem de proiectare, execuție și optimizarea echipamente tehnice și tehnologii (https://www.erris.gov.ro/SYSTEM-OF-DESIGNING-EXECUTION-AND-OPTIMISING-THE-TECHNICAL-EQUIPMENT-AND-TECHNOLOGIES);

-Infrastructura de cercetare pentru sistemele tehnice din agricultură, silvicultură și industriei alimentară (https://www.erris.gov.ro/RESEARCH-INFRASTRUCTURE-FOR-AGRICULTURE-FORESTRY-AND-FOOD-INDUSTRY). Etapele de derulare ale proiectului: Anul 2019:

1. Studiu prospectiv privind tehnologiile actuale de separare a fructelor de cătină de pe crengi;

2. Studiu tehnologic privind stadiul actual al realizarilor in domeniul recupararii energiei termice solare şi din procesul de compostare. Stabilirea solutiei optime;

3. Studiu tehnologic privind tehnologia de tocare a resturilor vegetale; 4. Elaborarea documentației tehnice pentru instalația pentru recuperarea si transferul

energiei termice solare (IRTS); 5. Elaborare documentație de execuție ME Echipament tehnic de separare a fructelor de

cătină de pe crengi;

6. Elaborare documentație de execuție pentru ME echipament tehnic de tocare a resturilor vegetale.

1. Studiu prospectiv privind tehnologiile actuale de separare a fructelor de cătină de pe crengi

Studiul prospectiv privind tehnologiile actuale de separare a fructelor de cătină de pe crengi este un indicator important al proiectului și este întocmit astfel încât, să prezinte stadiul actual de dezvoltare a tehnologiilor și echipamentelor integrate pentru separare fructelor de cătină de pe crengi, tehnologii şi echipamente cu un grad ridicat de complexitate deoarece în cadrul lor sunt implementate soluţii tehnice și sisteme din multe domenii de inginerie și din industria alimentară.

Acesta este structurat pe 5 capitole ce au o succesiune logică, astfel: - Capitolul I - Introducere. În această parte sunt prezentate obiectivele proiectului

finanțat, tematicile abordate, importanța acestora și interconectivitatea acestora, identificarea dificultăților tehnice și logistice pe care le întâmpină fermierii, soluții de rezolvare a acestora, importanța economică și impactul proiectului, factorii care influențează procesul de recoltare a plantațiilor de cătină, stadiul actual de înfiinţare a plantațiilor, standarde de comercializare internaționale și naționale, modalități de volorificare existente pe piață în acest moment, proprietățile fizico-chimice ale fructelor de cătină, precum şi beneficiile produselor rezultate din procesarea cătinei ( fructe, frunze și ramuri).

În prezent, din cătină obținem următoarele produse: ceai, fructe, muguri, frunze și chiar coaja, siropuri de fructe, ulei de fructe, cel din urmă este și cel mai valoros din punct de vedere medical.

- Capitolul II - Stadiul actual de dezvoltare a tehnologilor de recoltare a plantațiilor de cătină. Acestă parte este structurată în două mari subcapitole, stadiul actual pe plan mondial și pe plan național al tehnologiilor de recoltare, implementate și dezvoltate.

O tehnologie utilizată în multe plantații policole de cătină din Europa (Ungaria, Polonia, Italaia, Ucraina, etc.) este cea germană, respectiv cea dezvoltată de Kranemann GmbH, reprezentată în Fig. 1. Recoltarea se realizează mecanizat utilizând combina Hranemann (A), apoi ramurile de cătină sunt descărcate și transportate spre un modul de congelate rapidă (tunel frigorific echipat cu bandă transportoare), la ieșirea din acesta materia primă este direcționată către un modul prevăzut cu un sistem de separare (B) doatat cu un rotor rotativ şi vibrator cu degete, care deplasează ramurile prin dispozitivul de ghidare și transferă mișcarea vibratorie către ramuri pentru ca forța de inerție să desprindă fructele de ramuri fără a fi vătămate.

Fig. 1 Tehnologia de recoltare si separare fructe de cătină, Germania.

Frunzele, rămurele și fructele sunt transportate către un modul de aspirație separate, un modul cu site rotative și apoi prin cel de separare cu site fine (C). Boabele de cătină curățate sunt apoi colectate în recipiente (D) și cântărite, la final fiind introduse în camere frigorifice.

În România plantațiile de cătină pe care pot fi implementate tehnologii mecanizate de întreținere și recoltare sunt foarte mici ca suprafeţe și din aceste considerente tehnologia ce se poate implementa în acest moment pentru exploatațiile de cătină implică recoltare manuală. Recoltarea manuală este mai productivă dacă se folosește aparatură de tăiere a ramurilor cu generatoare de energie, astfel scăzând considerabil efortul fizic și crește productivitatea, Fig. 2.

Echipamentul de recoltat cătina cu vacuum, prezentat în Fig.2, poate fi utilizat de o echipă de cel mult 8 culegători ce operează concomitent, productivitatea mașinii fiind de cca.12kg/h.

Fig. 2 Schema tehnologiei actuale de separare a fructelor de cătină de pe crengi

Celelalte operații auxiliare se pot realiza și cu echipamente dezvoltate și pentru alte

tipuri de boabe (boabe de struguri, de afine, de măceșe, coacăze, etc.). - Capitolul III - Stadiul de dezvoltare a echipamentelor tehnice utilizate în

tehnologiile de recoltare şi procesare a culturii de cătină. Având în vedere structura

tehnologiilor implementate în proceseul de pre-procesare a materialului recoltat din plantațiile de cătină (studiate în capitulul II, s-au indentificat 5 mari grupe de echipamente și sisteme ce sunt utilizate, precum: echipamente și aparate de recoltare a plantațiilor de cătină; echipamente și instalații de înghețare rapidă a materialului recoltat; echipamente de separare a fructelor de cătină de pe ramuri; echipamente de separare a fructelor de resturi vegetale și sortate; echipamente de detașare a codițelor.

- Capitolul IV - Consideraţii teoretice asupra procesului de separare a fructelor de cătină aplicabile în procesul de pre-procesare. În această parte sunt prezentate: considerații teoretice și practice despre procesele ce au loc în cadrul echipamentelor prezentate in capitolul III, respectiv: procesul de congelare rapidă a fructelor; procesul de separare cu mase neechilibrate; sistemele aerodinamice de separare a boabelor; sisteme oscilante de separare a boabelor precum și a sitelor rotative.

- Capitolul V – Tema de proiectare. În această parte sunt stabilite, în mare, fluxul tehnologiei de separare a fructelor de cătină de pe crengi, componența ei în funcție de destinație, descrierea de principiu a echipamentului tehnic pentru separarea fructelor de cătină de pe crengi propus de INMA spre realizare, Fig. 3, principalele caracteristici tehnico-funcționale estimative ale acestuia, principali beneficiari și efectele socio-economice estimate.

Fig. 3 Schema de principiul a echipamentului de separare a fructelor

de cătină de pe crengi și principiul de funcționare

Rezultate obţinute: - Studiul prospectiv privind tehnologiile actuale de separare a fructelor de cătină de

pe crengi;

2. Studiu tehnologic privind stadiul actual al realizarilor in domeniul recupararii energiei termice solare şi din procesul de compostare. Stabilirea solutiei optime.

Acest studiu este structurat pe 6 capitole, astfel: - Capitolul 1 – Generalităţi – Sunt prezentate câteva aspecte privind elaborarea

studiului din perspectiva elementelor de intrare ale proiectării şi dezvoltării stipulate în documentele Sistemului calităţii al INMA. SR EN ISO 9001:2015 „Sistemul de

M.I – modulul de detașare a fructelor/batozare; M.II - modulul de separare primară a boabelor de cătină; M.III- modulul de aspirație impurități ușoare; A – alimentare materie primă (crengi+fructe+frunze); B – evacuare crengi (material lemnos); C – evacuare material pentru preprocesare (fructe+ frunze); D – evacuare impurități mici grele (semințe+fracții de fructe și frunze); E – evacuare boabe de cătină; F – evacuare resturi vegetale mari (frunze+ rămurele mici); G – evacure impurități ușoare.

management al calităţii. Cerinţe”, pct. 8.3. „Proiectare şi dezvoltare a produselor şi serviciilor”, pct. 8.3.3. „Elemente de intrare ale proiectării şi dezvoltării”,

- Capitolul 2 - Scopul şi necesitatea lucrării – sunt abordate aspecte referitoare la tendinţele şi strategiile actuale europene şi naţionale privind utilizarea energiilor neconvenţionale(regenerabile), în contextul actual, în vederea înlocuirii parţiale a combustibililor clasici.

Scopul final al proiectului îl constituie realizarea unui Sistem inteligent integrat, destinat recuperării energiei termice solare şi a caldurii rezultate din procesul de fermentare aerobă(compostare) a deşeurilor biodegradabile, simbolizat SIRET.

Energia recuperată poate fi utilizată pentru producerea de agent termic necesar în activitatea curentă a fermelor agricole si zootehnice precum şi în gospodăriile individuale, în vederea preparării apei calde menajere şi a încălzirii spaţiilor de locuit, sere, solarii.

- Capitolul 3 - Stadiul actual al realizărilor în domeniul recuperării energiei termice solare – sunt prezentate soluţiile existente pe plan mondial in domeniul recuperării energiei termice solare. Se prezintă aspecte legate de tipurile de panouri solare, noţiuni legate de modul de amplasare a acestora, materiale utilizate, principalele soluţii constructive, parametrii funcţionali şi de eficienţă energetică, avantajele şi dezavantajele acestor soluţii, producători, etc.

Panouri solare plane Aceste panouri solare plane au o eficienţă deosebită, asigurată de suprafaţa de

absorbţie selectivă, acoperită cu un strat special, de circuitul de conducte integrat si izolaţia termică foarte performantă, fig. 1.

Fig. 1 – Panou solar plan - detalii

Panouri solare cu tuburi vidate Panouri solare cu tuburi vidate CPC(Compound Parabolic Concentrator), a căror

oglindă asigură o captare maximă de energie solară, reflectând pe tubul vidat radiaţia solară din toate direcţiile, fig. 2.

Avantaje: Tuburile vidate CPC valorifică radiaţia difuză chiar și atunci când este înnorat,

razele solare indirecte fiind captate și transformate în căldură; Absorberul este acoperit selectiv cu sun-select, eficient la 360°; Capilare din cupru, străbătute direct de către agentul termic solar; Captare maximă a energiei solare chiar și în cazul radiației difuze sau în cazul

radiației direct perpendiculare;

Flexibilitate mare la montaj, pe acoperișuri plane sau oblice, cu posibilitate de racordare pe stânga sau dreapta;

Fig. 2 – Panouri solare cu tuburi vidate, CPC

Instalaţie solară cu circulaţie forţată echipată cu panouri solare cu tuburi

vidate În fig. 3a este prezentată una dintre cele mai avansate şi eficiente instalaţii

existente, realizată de firma Ferroli iar în fig. 3b este prezentat un model de tub vidat.

a) b)

Fig. 3 a- Instalaţie solară cu circulaţie forţată cu panouri cu tuburi vidate b- Tub vidat - Capitolul 4 - Stadiul actual al realizărilor în domeniul recuperării energiei

termice din procesul de compostare – sunt prezentate aspecte legate de procesul de compostare şi parametrii care-l influenţează, tipuri de sisteme de compostare cu recuperare de căldură, cercetări teoretice privind procesul de recuperare a căldurii, tipuri şi componenţa instalaţiilor de recuperare, concluzii.

Tipuri de sisteme de compostare cu recuperarea căldurii În fig. 4a, b prezentăm schemele de principiu ale unor sisteme de recuperare a

căldurii din compost realizat în sistem industrial tip halde, fig. 5 a, respectiv tip container, fig. 5 b.

a) b)

Fig. 4 – a - Sistem de compostare în halde de mare capacitate, cu recuperarea energiei termice.

b - Sistem de compostare în container, cu recuperare de căldură. Componenţă:

1 – incinta de compostare; 1- container de compostare; 2- compost; 2- radiator; 3 - reţea de conducte pentru colectare 3 - sistem de preîncălzire a apei; echipată cu valve automate; 4 - bio - filtru; 4 – circuit de colectare condens; 5 - compost finalizat 5 – pompa evacuare apă din condensare; 6 - sistem de încălzire cu energie

recuperată din compost 6 – schimbător izobar de căldură; 7 – ventilator; 7 – circuit pentru încălzire spaţii; 8 – camera mecanică (locul de amplasare a sistemului de recuperare a căldurii); 9 – bio - filtru pentru eliminarea mirosurilor; 10 - circuit pentru apă caldă; 11 – reţea preîncălzire apă potabilă; 12 – schimbător de căldură cu elemente plate; 13 – rezervor pentru apă caldă; 14 – spaţiu pentru utilizare finală apă caldă.

- Capitolul 6. – Tema de proiectare preliminară – în cadrul acestui capitol, în baza analizei privind stadiul actual existent în domeniul temei, urmare a unei analize critice efectuate, s-a formulat tema de proiectare preliminară pentru realizarea unui „Sistem inteligent integrat, destinat recuperarii energiei termice solare şi a caldurii rezultate din procesul de fermentare aerobă(compostare) a deşeurilor biodegradabile”

Sistemul va fi conceput şi dimensionat, la stadiul de model experimental, pentru o fermă agro-zootehnică mică, în următoarea componenţă principală:

- sistem de recuperare energie termică solară cu circulaţie forţată, echipat cu panouri cu tuburi vidate CPC sau heatpipe;

- sistem de compostare tip container închis, echipat cu instalaţie de recuperare a căldurii;

- modul de monitorizare a parametrilor funcţionali şi de interconectare a celor două sisteme.

Rezultate obţinute:

- Studiu tehnologic privind stadiul actual al realizarilor in domeniul recupararii energiei termice solare şi din procesul de compostare. Stabilirea solutiei optime.

3. Studiu tehnologic privind tehnologia de tocare a resturilor vegetale În cadrul studiului a fost abordată problematica tocării resturilor vegetale de

natură lemnoasă, în concordanţă cu obiectivul propus în oferta proiectului.

Studiul este structurat pe mai multe capitole, după cum urmează: Capitolul 1:VALORIFICAREA RESTURILOR VEGETALE DIN AGRICULTURĂ

1.1. Consideraţii generale Protejarea mediului înconjurător a devenit un obiectiv prioritar în cadrul tuturor

activităţilor, vorbindu-se în prezent de o economie circulară, care să reutilizeze toate componentele rezultate în timpul proceselor de lucru.

Se are în vedere aplicarea unei strategii de management a deşeurilor, care cuprinde mai multe acţiuni şi anume:

Prevenirea apariţiei deşeurilor;

Tratarea deşeurilor la sursa de generare;

Promovarea conceptului de reciclare, refolosire, producere de compost;

Optimizarea metodelor de eliminare finală (depozitare în rampe de deşeuri, incinerare, co-incinerare) pentru tipurile de deşeuri pentru care nu există tehnologii de valorificare. Capitolul 2: TEHNOLOGIA DE TOCARE A RESTURILOR VEGETALE

LEMNOASE

Tocarea resturilor vegetale face parte din tehnologia de valorificare a biomasei, în vederea utilizării în stare tocată vrac, sub formă de peleţi sau brichete ca bio - combustibili sau utilizată în procesul de compostare.

În cadrul tehnologiei de tocare a resturilor vegetale lemnoase se regăsesc câteva etape importante:

- recuperarea resturilor vegetale lemnoase;

- încărcarea în jgheabul/buncărul de alimentare al echipamentului;

- tocarea materialului;

- evacuarea materialului tocat.

În funcţie de combinaţiile posibile între aceste etape, se pot identifica mai multe tehnologii, după cum urmează:

Varianta 1 - recuperarea resturilor vegetale lemnoase din brazdă în deplasare, cu ajutorul unui aparat de ridicare, transportul acestora spre aparatul de tocare, tocarea, evacuarea tocăturii şi lăsarea acesteia în brazdă uniformă pe sol în spatele echipamentului sau încărcarea într-un buncăr propriu. În această variantă echipamentul de tocat este acţionat de un tractor agricol, fig. 1;

Fig. 1 - Recuperarea resturilor vegetale lemnoase din brazdă, tocarea

şi stocarea în buncăr propriu Varianta 2- recuperarea resturilor vegetale lemnoase din brazdă în

deplasare, cu ajutorul unui aparat de ridicare, transportul acestora spre aparatul de tocare, tocarea, evacuarea tocăturii şi împrăştierea acesteia pe sol sau încărcarea într-un mijloc de transport tractat de echipament, prin intermediul unei tubulaturi de evacuare sau a unui transportor cu bandă sau racleţi. În această variantă echipamentul de tocat este acţionat de un tractor agricol;

Varianta 3a - alimentarea echipamentului la staţionar, manual sau cu mijloace de încărcare specifice, cu resturi vegetale lemnoase depozitate, prin intermediul unui jgheab de alimentare, tocarea şi evacuarea tocăturii pe sol sau într-un buncăr/container separat sau în bena unui mijloc de transport, prin intermediul unei tubulaturi de evacuare sau a unui transportor cu bandă sau racleţi. În această variantă echipamentul de tocat poate fi acţionat de către un tractor, un motor electric sau termic propriu, fig. 2a;

Fig. 2a - Alimentarea echipamentului la staţionar, manual sau cu mijloace de încărcare specifice, cu evacuarea pe sol sau în bene

Varianta 3b - alimentarea manuală a echipamentului în deplasare pe rând, prin intermediul unui jgheab de alimentare, tocarea şi evacuarea tocăturii pe sol. În această variantă echipamentul de tocat este acţionat de către un tractor agricol, fig. 2b;

Fig. 2b - Alimentarea echipamentului manual, în deplasare pe

rând, cu împrăştierea pe sol a tocăturii

Capitolul 3: STADIUL ACTUAL AL CERCETARILOR PRIVIND ECHIPAMENTELE

DE TOCAT RESTURI VEGETALE

Pe plan intern fabricarea echipamentelor de tocat resturi vegetale nu a fost

dezvoltată semnificativ. Au existat câteva cercetări privind dezvoltarea unui echipament,

realizate de către INOE 2000 la faza de model experimental, dar acesta nu a fost

introdus în fabricație.

Pe plan extern exista mulţi fabricanţi consacraţi, precum: Pellatzo (Italia), Hecht

(Germania), Arjes Hemmel (Ucraina), Stihl (Germania), Hect (Germania), Laski (Cehia),

Husmann (Germania), Gandini Meccanica (Italia), Caravaggi (Italia) care au dezvoltat o

gamă foarte largă de echipamente pentru tocat biomasă lemnoasă, tabel 1.

Tipuri constructive de echipamente pentru tocat biomasă lemnoas Tabel 1

Nr. Crt.

Producător / Model

Organul activ

Foto Dimensiune

max. a lemnului

Capacitatea de lucru orară

1. Laski /150DW-

Discuri de tocare

Max.150 mm 10-15 mc/h

2. Willibald/ SHARK 5500-

Rotor cu cuţite şi grătar

150 mm 130-230 mc/h

3. Caravaggi /BIO 350

Rotor cu ciocane

120 mm 10-12 mc/h

4. Pezzalato/ PZ-Gama PTH

500-600 mm 90-180 mc/h

5. Gandini Meccanica/ CH 9-13 TPS

Role verticale cu lame şi colţi

260-280 mm 5000 h

Rezultate obţinute:

- Studiu tehnologic privind tehnologia de tocare a resturilor vegetale

4. Elaborarea documentației tehnice pentru instalația pentru recuperarea si transferul energiei termice solare (IRTS)

Lucrarea este structurată în 3 capitole, astfel: 1. Calculul sarcinii termice pentru încălzirea apei calde menajere

Odata cunoscute necesarul de energie lunara, distribuirea anuala si cea saptamanala a acestuia in functie de tipul de aplicatie, se poate calcula suprafata in

metri patrati a panourilor solare, precum si dimensiunea boilerului solar. O pozitionare „buna” sau „proasta” comparativ cu situatia panoului solar orizontal se traduce printr-o sporire sau reducere virtuala a necesarului termic.

Acest lucru determina, in mod evident, o crestere sau o scadere a numarului de panouri solare calculat cu ajutorul graficului de mai sus. Suprafata necesara se calculeaza prin intersectarea liniei verticale (valoarea corecta a necesarului) cu linia curba a zonei climatice respective.

Profilurile mai regulate ale consumului saptamanal pot fi mai bine „amortizate” prin intermediul unui boiler solar cu dimensiuni marite. Daca, in schimb, profilul consumului anual este neregulat, acesta nu mai poate fi „amortizat”.

În cadrul proiectului, calculul sarcinii termice pentru încălzirea apei calde menajere se va realiza pentru o fermă familială agro-zootehnică mică cu 4 persoane şi 5 vaci de lapte.

Pentru efectuarea calculului sarcinii termice sunt necesare câteva date de intrare, după cum urmează: - m, necesarul de apă caldă pentru ferma menţionată , este de 50 litri/zi pentru o persoană şi încă 50 litri/zi pentru alte activităţi din fermă, total fermă 250 l/zi sau 250 kg/zi. - temperatura de ieşire a apei calde din instalaţie este de 450C; - necesarul termic mediu pentru un litru de apă este de cca.35W/h;

- tb= 45°C - valoare recomandată pentru temperatura apei calde din boiler; - tr=10°C - valoare medie a apei reci, care vara este mai caldă, dar iarna mai

rece; - π = 8h - valoare care coincide aproximativ şi cu durata medie în care se

manifestă radiaţia solară, deci cu durata medie în care poate fi captată aceasta. Sarcina termică necesară în vederea preparării apei calde menajere necesare

zilnic pentru ferma considerata, se calculează cu relatia (1):

(1)

Sarcina termică unitară medie a colectorilor solari cu tuburi vidate termice pentru asigurarea cu energie solara in perioada primavara - toamna este de cca.325 [W/m2].

Suprafaţa absorbantă a colectorilor solari necesară, se determină cu relaţia (2):

m2 (2)

Suprafaţa absorbanta a colectorilor solari cu tuburi vidate termice recomandata, este cca.0,8m2/persoană, pentru o asigurare cu energie solara in perioada primavara-toamna, sau cuantificat in litri de apa, cca. 0,8 m2/50 litri apa calda, pentru o functionare normala, la un debit de 2,5 l/min.

Daca consideram un panou solar cu suprafata absorbanta, declarata de producatori de 1,98 m2, rezulta numarul colectorilor solari necesari, conform relatiei (3).

(3)

Prin urmare, instalaţia adoptată va cuprinde doi captatori. Vom alege captatori solari cu tuburi vidate termice presurizaţi, care sunt

realizate pe baza celei mai noi si moderne tehnologii, avand cel mai eficient transfer energetic dintre toate echipamentele care produc energie termica din surse regenerabile.

2. Proiectarea instalaţiei

Vom alege o instalaţie solară cu circulaţie forţată cu boiler exterior, din următoarele considerente:

În aceste instalatii solare posibilitatea de reglare a vitezei fluidului pentru transportul energiei termice, conform parametrilor de construcție, permite un schimb

termic mai mare și, prin urmare, randamentul panoului este mai mare decât la un sistem cu circulație naturală.

De aceea, instalaţiile solare cu circulație forțată sunt preferate în cazul în care este necesară funcţionarea pe parcursul întregului an, ca în cadrul proiectului de faţă, asigurând o eficienţă optimă, în special în lunile cu temperaturi scăzute.

Pentru reglarea circulației se utilizează senzori de temperatura, ce compară temperatura lichidului pentru transportul energiei termice cu cea din rezervorul de acumulare, pentru a se evita procesul opus, prin care căldura este preluată de la utilizator și distribuită de panoul solar.

Circuitul hidraulic conectat la panou este închis și separat de circuitul de apă pe care o încălzește prin intermediul unei serpentine aflate în boiler, care are rolul de schimbător de căldură.

Principalele componente, fig.1: 1. Colector solar cu tuburi vidate termice presurizate – 2 buc.

2. Tanc de acumulare (boiler) cu două serpentine – 1 buc. 3. Echipament hidraulic – 1 buc. 4. Vas de expansiune – 1 buc. 5. Termostat diferenţial – 1 buc. 6. Pompă de recirculare – 1 buc. - opţional 7. Circuit intrare apă rece – 1 buc. 8. Unitate de control a instalaţiei – 1 buc. – se livrează odată cu kitul de instalare.

- Cei doi colectori solari vor fi amplasaţi în exterior, montaţi pe un cadru de susţinere.

- Celelalte componente vor fi amplasate într-un spaţiu închis, ferit de intemperii.

Fig. 1 - Instalaţie solară cu circulaţie forţată cu boiler exterior

Rezultate obţinute: - Documentaţie de execuţie pentru instalația pentru recuperarea si transferul energiei

termice solare (IRTS)/Plan tehnic; - INTELLIGENT RECOVERY SYSTEM FOR SOLAR THERMAL AND HEAT

PROCESS COMPOSTING

Research people and actual tasks on multidisciplinary sciences 12 – 15 Iunie, 2019, Lozenec, Bulgaria, pg.306-310, R. Ciupercă, A. Nedelcu, L. Popa, A. Zaica, V. Ştefan

- RESEARCH ON HEAT RECOVERY IN THE COMPOSTING PROCESS International Symposium ISB-INMA TEH, Agricultural and Mechanical Engineering

2019

Ph. D. Eng. Ciupercă R., Ph. D. Eng. Nedelcu A, Ph. D. Eng. Popa L., Ph. D. Stud. Eng. Zaica

A.,Ph. D. Stud. Eng. Ştefan V.

5. Elaborare documentație de execuție ME Echipament tehnic de separare a fructelor de cătină de pe crengi

Echipamentul tehnic de separare a fructelor de cătină de pe crengi, ESFC-0, este destinat detașării fructelor de cătină de pe crengile recoltate și congelate şi separarea acestora de impurităţi, în vederea utilizării ulterioare a acestora pentru realizarea de produse finite, sau materie primă în industria alimentară, farmaceutică, cosmetică sau pentru consumul direct al populaţiei.

Echipamentul poate fi utilizat în fermele agricole cultivatoare de plantaţii de cătină, societăţi comerciale procesatoare de fructe de cătină, dealeri, distribuitori, etc.

Echipamentul este alcătuit în principal din trei module funcţionale principale, fig. 1, fiecare dintre acestea realizând operaţii tehnologice distincte, care în final vor conduce la obţinerea fructelor de cătină lipsite de impurităţi, după cum urmează:

M I - Modul de detașare a fructelor de pe crengi, ESFC-1.0; M II - Modul de separare primară a fructelor de cătină, ESFC-2.0; M III - Modul de aspirație a impurităților ușoare, ESFC-3.0.

Fig. 1 - Schema de principiul a echipamentului de separare a fructelor

de cătină de pe crengi și principiul de funcționare – ESFC -0

Modulul de detașare a fructelor de pe crengi, ESFC-1.0, fig. 2, are rolul de a detaşa fructele de cătină de pe crengi şi separarea acestor două fracţii şi este alcătuit în principal dintr-un cadru poz. 1, o pâlnie de alimentare poz. 2, sită asamblată poz. 3, rotor poz. 4, rola suport sită poz. 5, motoreductor 1 poz. 6, motoreductor 2 poz. 7, întinzator de lanţ poz. 8, pâlnie evacuare 1 poz. 9, pâlnie evacuare 2 poz. 10, capac poz. 11, apărătoare transmisie poz. 12.

M.I - Modul de detașare a fructelor de pe crengi;

M.II - Modul de separare primară a fructelor de cătină;

M.III - Modul de aspirație a impurităților ușoare.

A – alimentare materie primă congelată(crengi+fructe+frunze);

B – evacuare crengi (material lemnos);

C – evacuare material pentru separare (fructe+ frunze);

D – evacuare impurități mici grele (fracții de fructe și frunze);

E – evacuare fructe de cătină; F – evacuare impurităţi grele mari

(frunze+ ramuri); G – evacuare impurităţi ușoare.

Fig. 2 - Modul de detaşare a fructelor de pe crengi, ESFC - 1.0

Modulul de separare primară a fructelor de cătină, ESFC-2.0, fig. 3, are rolul

de a realiza separarea primară a fructelor de cătină de resturi de frunze şi fracturi de ramuri rezultate din modulul de detaşare. Este alcătuit conform „Legendă”.

Fig. 3 - Modul de separare primară a fructelor de cătină, ESFC 2.0

Legendă:1. Cadru; 2. Batiu; 3. Pâlnie alimentare; 4. Cutie alimentare; 5. Sistem elastic; 6. Motor electric vibrator; 7. Placă suport; 8. Sistem fixare sită.

Modul de aspiraţie impurităţi uşoare, ESFC 3.0, fig. 4 este alcătuit în principal conform „Legendă” şi are rolul de a realiza separarea finală a fructelor de cătină de orice fel de impurităţi uşoare.

Fig. 4 - Modul de aspiraţie impurităţi uşoare, ESFC 3.0

Legendă: 1. Sistem de aspiraţie; 2.Ventilator; 3.Superciclon; 4.Tubulatura de aspiraţie; 5.Tubulatura de aspiraţie 2; 6,7,8.Suporţi; 9.Perete mobil; 10.Pâlnie; 11.Motor vibrator.

Caracteristici tehnice și funcționale principale: - Capacitate de lucru echipament, max.500 [kg/h] materie primă (crengi + fructe); - Dimensiuni sită circulară(modul detaşare fructe de cătină):

- Diametru, 800 [mm]; - Lungimea activă, 1000 [mm]

- Putere totală instalată, 7,5 [kW]; - Dimensiuni sită plană(modul separare primară):

- Lungime, 1400[mm]; - Lăţime, 600[mm];

- Frecvenţa de vibrare motor vibrator(modul separare primară), 1000 vibr./min.; - Ventilator(modul aspiraţie):

- Debit aer, 3600 m3/h; - Pierderi de presiune, cca. 130 mmCA.

Rezultate obţinute: - Documentație de execuție ME Echipament tehnic de separare a fructelor de

cătină de pe crengi/Plan tehnic; - TECHNOLOGY FOR FROZEN SEA-BUCKTHORN FRUIT CONDITIONING,

International Symposium ISB-INMA TEH Agricultural and Mechanical Engineering 2019 Milea D., Vișan A. L., Ciupercă R., Păun A., Bogdanof C. G.

- POST HARVEST TECHNOLOGY DEVELOP TO SEPARATE THE ROMANIAN SEA BUCKTHORN FRUITS FROM THE HARVESTED BRANCHES, Research people and actual tasks on multidisciplinary sciences, 12 – 15 Iunie, 2019, Lozenec, Bulgaria, pg.237-241 A.L. Vișan, D. Milea, R. Ciupercă, B.G. Bogdanof, A. Păun and I. Giurescu

6. Elaborare documentație de execuție pentru ME echipament tehnic de

tocare a resturilor vegetale. Documentaţia tehnică de execuţie pentru Echipamentului tehnic de tocare a resturilor vegetal simbol Simbol TRL, a fost elaborată în baza comenzii interne nr.0769/3/2019. 5.1 Denumirea produsului, destinaţie Echipamentului tehnic de tocare a resturilor vegetale – TRL -0 (fig.1) Destinaţie

Echipamentul este destinat tocării resturilor vegetale provenite din tăierile crengilor copacilor ca urmare a toaletării acestora, din crengile rezultate ca urmare a tăierilor de fasonare a coroanelor pomilor din plantaţiile pomicole sau a coardelor de viţă de vie rezultate în urma tăierilor în verde, primăvara, sau în uscat, toamna. Tocarea resturilor vegetale lemnoase are drept scop obţinerea de biomasă compostabilă, care să poată fi valorificată ulterior pentru fertilizarea culturilor. Echipamentul are un grad de aplicabilitate mărit, putând fi utilizat atât în fermele individuale, cât şi în cadrul plantaţiilor pomicole sau viticole din cadrul unor asociaţii de producători.

La realizarea proiectului s-a utilizat programul de proiectare SolidWorks, care permite modelarea 3D si apoi elaborarea desenelor de execuţie 2D.

Echipamentului tehnic de tocare a resturilor vegetale – TRL -0, are în componență următoarele ansambluri principale: - Trenul de rulare (TRL-1.0), poz. 1; - Şasiu cu proţap (TRL-2.0), poz.2; - Cuvă zona de alimentare şi tocare(TRL-3.0), poz.3; - Cuva zona de evacuare (TRL-4.0), poz.4; - Coş de evacuare (TRL-5.0), poz.5; - Bandă transportoare alimentare (TRL-6.0), poz.6; -Rotor alimentare (TRL-7.0), poz.7; - Rotor tocare (TRL-8.0), poz.8; - Contracuţit (TRL-9.0), poz.9; - Grătar mărunţire (TRL-10.0), poz.10; - Rotor ventilator (TRL-11.0), poz.11; - Acţionare şi transmisie (TRL-12.0); - Picior de sprijin (TRL-13.0); - Apărători; - Elemente de asamblare şi fixare.

Fig. 1- Echipamentului tehnic de tocare a resturilor vegetale – TRL -0

Caracteristici tehnice şi funcţionale: - tractorul din agregat, CP: min.80 - turaţia la APP, rot/min: 1000 - distanţa de la sol la cuva de alimentare, mm: 730 - secţiunea cuvei de alimentare, mm: 1360x860 - secţiunea de tocare, mm: 390x580 - diametrul maxim al materialului tocat, mm: 180 - capacitatea de lucru, m3/h: 25

Cele mai importante subansambluri ale echipamentului sunt prezentate ȋn

continuare. • Bandă transportoare alimentare (TRL-6.0), fig.2; Banda transportoare este

constituită din raclete cu ciocuri, articulate între ele şi fixate pe două transmisii cu lanţ, viteza de avans a benzii fiind corelată cu viteza periferică a rotorului de alimentare, poz.7, fig.2, astfel încât avansul materialului să se facă fără blocări. Lanţurile din componenţa transmisiei şi roţile de lanţ vor fi achiziţionate din fabriacţia de serie a unor fabricanţi specializaţi, pentru a se asigura calitatea execuţiei.

Fig. 2 – Banda transportoare

• Rotorul alimentare (TRL-7.0), fig.3; Rotorul de alimentare este de formă cilindrică, fiind prevăzut cu nişte proeminenţe pentru apucarea materialului vegetal. El se fixează în nişte lagăre cu rulmenţi oscilanţi şi poate fi mobil în plan vertical, pentru a copia dimensiunile materialului vegetal care intră la alimentare. El este ţinut tensionat cu ajutorul unor arcuri elicoidale.

Fig. 3 – Rotorul de alimentare

• Rotorul de tocare (TRL-8.0), Fig. 4; Rotorul de tocare este ansamblul principal al maşinii, acesta împreună cu contracuţitul realizând tăierea materialului vegetal alimentat. El are o formă cilindrică şi este prevăzut cu cuţite dispuse radial, interchimbabile. La capatul rotorului se află amplasată un volant care înmagazinează energia cinetică şi o redă prin inerţie, reducând necesarul de putere pentru acţionare. Rototul este acţionat pritr-o transmisie cardanică de la APP al tractorului şî cu ajutorul unei ttransmisii intermediare cu curele dinţate multiple.

Fig. 4 – Rotorul de tocare

• Rotorul ventilator (TRL-11.0), Fig. 5; Rotorul ventilator are rolul de antrenare a

materialului tocat şi aruncare a acestuia spre coşul de evacuare. Este de forma cilindrică cu vergele dispuse elicoidal.

Fig. 11 – Rotorul ventilator

Rezultate obţinute: - Documentaţie de execuţie ME echipament tehnic de tocare a resturilor

vegetale/Plan tehnic; - Cerere de brevet de invenţie: A-00744/14.11.2019, Echipament semipurtat de

tocat resturi vegetale lemnoase, cu sistem de cuplare la tiranţii laterali ai tractorului