Capitolul 3 79 CAPITOLUL 3 ELEMENTELE DE ANALIZĂ ECOTEHNOLOGICĂ A UNUI PROCES TEHNOLOGIC 3.1. Noțiuni generale Ecotehnologia, ca ştiinţă a aplicării ştiinţelor cu scopul tranformării substanţei în bunuri cu o anumită utilitate socială în condiţiile unei dezvoltări durabile presupune mai întâi cunoaşterea întregului traseu tehnologic al substanţei de la starea naturală (rocă, minereu etc) la produsul finit intrat în exploatare, având apoi următoarele obiective: - identificarea fiecărei etape a procesului tehnologic în care apare un anumit impact asupra mediului; - identificarea momentului în care se produce impactul asupra mediului; - stabilirea surselor de poluare; - identificarea naturii substanţelor poluante; - stabilirea naturii poluării; - stabilirea coeficientului de poluarea pe etapă şi total; - determinarea gradului optim de reducere a poluării; - stabilirea de metode de prevenire a impactului negativ asupra mediului produs de etapa respectivă, la momentul respectiv; - stabilirea de noi metode de reducere a impactului asupra mediului sau de poluare minimă dacă este posibil. - determinarea indicatorului de calitate a mediului; - determinarea bilanţului ecotehnologic; - stabilirea de criterii de transformare a unei întreprinderi într-o unitate ecotehnologică. Pentru o proiectare corespunzătoare se pleacă întotdeauna de la rolul funcţional al produsului care trebuie să fie într-o armonie cu mediul și să aibă un impact cât mai mic asupra sa. Produsul este rezultatul unui proces tehnologic, desfăşurat într-una sau mai multe locaţii și care, pentru început este ca o cutie neagră (fig 3.1) în care există un flux de ieşire care, aproape în totalitate conduce la o poluare mai mare sau mai mică asupra mediului. De aceea, fiecare etapă a procesului tehnologic trebuie cunoscută foarte bine în desfăşurarea logică a transformărilor și a impactului de etapă asupra mediului, pentru a proiecta procesul ecotehnologic, desfăşurat în aceleaşi locaţii, dar cu impact redus sau dacă este posibil impact zero asupra mediului (fig. 3.2). Se observă că la oricare proces tehnologic apar produsul energie disipată si deşeurile care sunt principalele elemente de poluare a mediului, de aceea scopul procesului ecotehnologic este acela de a face poluarea cat mai redusă sau chiar zero prin apariţia de ecoproduse şi deşeuri biodegradabile (dacă este posibil). Pentru aceasta trebuie avute în vedere următoarele concepte: - soarta Terrei este în mâinile noastre;
Transcript
Capitolul 3
79
CAPITOLUL 3
ELEMENTELE DE ANALIZĂ ECOTEHNOLOGICĂ A UNUI PROCES
TEHNOLOGIC
3.1. Noțiuni generale Ecotehnologia, ca ştiinţă a aplicării ştiinţelor cu scopul tranformării substanţei în
bunuri cu o anumită utilitate socială în condiţiile unei dezvoltări durabile presupune mai întâi cunoaşterea întregului traseu tehnologic al substanţei de la starea naturală (rocă, minereu etc) la produsul finit intrat în exploatare, având apoi următoarele obiective:
- identificarea fiecărei etape a procesului tehnologic în care apare un anumit impact asupra mediului;
- identificarea momentului în care se produce impactul asupra mediului; - stabilirea surselor de poluare; - identificarea naturii substanţelor poluante; - stabilirea naturii poluării; - stabilirea coeficientului de poluarea pe etapă şi total; - determinarea gradului optim de reducere a poluării; - stabilirea de metode de prevenire a impactului negativ asupra mediului produs
de etapa respectivă, la momentul respectiv; - stabilirea de noi metode de reducere a impactului asupra mediului sau de
poluare minimă dacă este posibil. - determinarea indicatorului de calitate a mediului; - determinarea bilanţului ecotehnologic; - stabilirea de criterii de transformare a unei întreprinderi într-o unitate
ecotehnologică. Pentru o proiectare corespunzătoare se pleacă întotdeauna de la rolul funcţional al
produsului care trebuie să fie într-o armonie cu mediul și să aibă un impact cât mai mic asupra sa. Produsul este rezultatul unui proces tehnologic, desfăşurat într-una sau mai multe locaţii și care, pentru început este ca o cutie neagră (fig 3.1) în care există un flux de ieşire care, aproape în totalitate conduce la o poluare mai mare sau mai mică asupra mediului. De aceea, fiecare etapă a procesului tehnologic trebuie cunoscută foarte bine în desfăşurarea logică a transformărilor și a impactului de etapă asupra mediului,
pentru a proiecta procesul ecotehnologic, desfăşurat în aceleaşi locaţii, dar cu impact redus sau dacă este posibil impact zero asupra mediului (fig. 3.2). Se observă că la oricare proces tehnologic apar produsul energie disipată si deşeurile care sunt principalele elemente de poluare a mediului, de aceea scopul procesului ecotehnologic este acela de a face poluarea cat mai redusă sau chiar zero prin apariţia de ecoproduse şi deşeuri biodegradabile (dacă este posibil).
Pentru aceasta trebuie avute în vedere următoarele concepte: - soarta Terrei este în mâinile noastre;
Ecotehnologie
80
- energia este componenta vitală a civilizaţiei, fără de care nu se poate vorbi de viaţă, dar care are întotdeauna şi o componentă care poluează mai mult sau mai puţin.
- mediul ambiant este componenta esenţială a vieţii; - apa, aerul şi solul sunt componentele esenţiale de întreţinere şi dezvoltare a
vieţii. Ele reprezintă factorii de mediu care pot fi puternic alteraţi datorită industrializării forţate, haotice, necontrolate şi sub zodia profitului material imediat ( fig. 3.3);
- resursele regenerabile si neregenerabile reprezintă capitalul natural al dezvoltării vieţii pe Terra;
- calitatea vieţii este conceptul cheie al existenţei si este rezultatul convergenţei perspectivelor sociologică, ecotehnologică și juridică, cu referire atât la mediul social cât şi la mediul natural;
- calitatea mediului este conceptul cheie al menţinerii vieţii pe Terra şi este rezultatul convergenţei perspectivelor biologică, ecotehnologică si juridică, cu referire atât la mediul natural cat şi la cel artificial (fig. 3.4).
- impactul asupra mediului este multitudinea de problem care trebuie cunoscute iniţial şi luate în considerare în proiectarea etapelor fiecărui process ecotehnologic, deoarece prin el se înţeleg următoarele:
Fig. 3.1. Fluxul de intrare şi de ieşire într-un proces tehnologic.
Fig. 3.2. Fluxul de intrare şi de ieşire într-un proces ecotehnologic.
Capitolul 3
81
Fig. 3.3. Factorii de mediu şi locul proceselor ecotehnologice
Fig. 3.4. Structura global a mediului.
- modificarea negativă considerabilă (caracteristicile fizice, chimice sau
structurale) a componentelor mediului natural (fig. 3.5). Principalii poluanţi ai aerului se prezintă în figura 3.6, principalele zone în care apa devine inutilizabilă sunt prezentate în figura 3.7, iar pentru sol, figura 3.8.
- diminuarea diversităţii bioogice; - modificarea negativă considerabilă a productivităţii ecosistemelor naturale şi
entropizate; - deteriorarea echilibrului ecologic, reducerea considerabilă a calităţii vieţii sau deteriorarea structurii antropizate, cauzată în principal de poluarea apelor, aerului şi a solului. Principalele cauze ale deteriorării echilibrului ecologic se prezintă în figura 3.9.
Ecotehnologie
82
Fig. 3.5. Componentele mediului ambient.
Fig. 3.6. Principalii poluatori ai aerului natural.
Capitolul 3
83
Poluare, vine de la latinescul polluero - ere care însemnă a murdări, a pângări, a profana. Este acţiunea prin care omul îşi murdăreşte propriul său mediu de viaţa. Este o lege naturală. Principalele categorii de poluări sunt, din punct de vedere al naturii și al modului de manifestare, prezentate în figura 3.10.
- supraexploatarea resurselor naturale, gestionarea, folosirea sau planificarea teritorială necorespunzătoare a acestora, ce poate apărea în prezentul imediat sau care poate să aibă o probabilitate ridicată de manifestare în viitor; Poluantul, potrivit legii nr. 137/1976, reprezintă „orice substanţă solidă, lichidă, gazoasă sau sub forma de vapori, ori energie (radiaţie electromagnetică, termică, ionizată, fonică sau vibraţii.) care, introdusă în mediu, modifică echilibrul constituenţilor acestuia şi al organismelor vii şi aduce daune bunurilor materiale”.
Fig. 3.7. Principalele zone în care apa devine inutilizabilă
Poluanţii pot fi: primari (emisii directe produse de surse identificate sau
identificabile) şi poluanţi secundari (produşi prin interacţiunea a doi sau mai mulţi poluanţi sau prin reacţia cu anumiţi constituenţi ai mediului). Efectele acţiunii poluanţilor asupra mediului sunt: directe (se manifestă prin creşterea valorilor unor mărimi preexistente în mediu sau prin introducerea unor mărimi noi, ca de exemplu creşterea concentraţiilor de CO2 sau a produselor de fisiune) şi indirecte (apar datorită unor modificări declanşate de poluanţii primari sau de efectele directe);
- emisia reprezintă eliberarea directă sau indirectă de substanţă, vibraţii, căldură sau zgomot, în aer, în apă sau sol din surse punctiforme sau difuze ale unor instalaţii;
- imisia este poluarea înregistrată de un anumit receptor (omul, factorii de mediu, bunurile etc.) la o anumită distanţă de sursă şi după o anumită perioadă de la generare datorită variaţiei acesteia din cauze spaţio-temporare;
- instalaţia este o unitate tehnică staţionară sau mobilă în/cu care se desfăşoară o activitate de orice natură ce poate avea efect asupra emisiilor, imisiilor şi respectiv poluării.
Ecotehnologie
84
Fig. 3.8. Principalele domenii şi cauze de poluare a solurilor
Principalele tipuri de poluare sunt produse de instalaţiile industriale aşa cum se vede din figura 3.11. Pentru a reduce impactul asupra mediului şi pentru a face posibilă o poluare acceptabilă, procesele ecotehnologice trebuie să aibă în vedere în primul rând instalaţiile industriale ce participă la transformarea substanţei naturale, din starea inutilizabilă în starea prelucrată. Câteva din soluţiile ce trebuie adoptate se prezintă în figura 3.12;
Capitolul 3
85
Fig. 3.9. Principalele cauze ale deteriorării echilibrului ecologic.
- materialele procesate într-un flux tehnologic sunt toate substanţele ce fac obiectul activităţilor tehnologice de realizare a unui produs, serviciu sau de petrecere a timpului liber. Materialele pot fi primare, intermediare sau secundare (fig. 3.13)
Ecotehnologie
86
Fig. 3.10. Principalele categorii de poluare.
Capitolul 3
87
Fig. 3.11. Tipurile de poluare produse de instalaţiile industriale.
Fig. 3.12. Rolul proceselor ecotehnologice şi câteva din soluţiile ce trebuie adoptate în privinţa
instalaţiilor industriale ce produc poluarea mediului - reziduurile si deşeurile de orice natură sunt substanţele sau energia fabricate sau provenite din procesele tehnologice de fabricaţie, prestări servicii sau alte procese
Ecotehnologie
88
care implică risc semnificativ pentru sănătate sau mediu. În funcţie de proprietăţile care le fac periculoase reziduurile si deşeurile se clasifică conform figurii 3.14.
Fig. 3.13. Categoriile de material procesate într-un flux tehnologic
Fig.3.14. Clasificarea reziduurilor şi a deşeurilor după proprietăţile care le fac periculoase pentru
sănătate şi viaţă.
Capitolul 3
89
- conturul industrial este spaţiul în care are loc procesul de fabricaţie, de realizare a produsului (conturul tehnologic), spaţiul în care se precizează destinaţia produselor primare şi auxiliare (conturul sectorial) şi spaţiul în care are loc definitivarea gradelor de prelucrare a produselor si schimburile de produse auxiliare între sectoare (conturul fluxului integrat);
- mediul protejat, înseamnă mediul (natural şi antropic) ferit de influenţele negative prin descoperirea şi eliminarea cauzelor, atenuarea şi chiar neutralizarea efectelor poluării spre binele comunităţii.
- ingineria socială, specializare care se ocupă de optimizarea impactului politicilor, tehnologiilor si echipamentelor industriale asupra calităţii vieţii (consecinţele sociale ale noilor tehnologii - responsabilitatea socială a corporaţiilor).
3.2. Elemente de bază în proiectarea procesului ecotehnologic Pentru a putea proiecta procesul ecotehnologic cu toate datele necesare este utilă cunoaşterea mai intâi a traseului tehnologic corespunzător procesului ce se vrea realizat. O schemă de principiu pentru o diagramă flux a procesului tehnologic de realizare a unui produs se prezintă în figura 3.15. Pentru a putea calcula coeficientul de poluare, pentru a determina gradul optim de reducere a poluării şi pentru a putea întocmi traseul ecotehnologic trebuie cunoscute etapele si momentele în care se produce impactul de mediu. Acestea vor fi marcate cu un asterisc (*) în toate schemele folosite în continuare.
Principalele etape în proiectarea procesului ecotehnologic sunt:
3.2.1. Stabilirea rolului funcţional al produsului
Proiectarea unui produs care să îndeplinescă un anumit rol funcţional - se face folosind analiza morfofuncţionala a suprafeţelor (vezi Tratat de Tehnologia Materialelor, Gh Amza şi alţii, Ed. Academiei Române, Bucureşti 2002, pag 61);
3.2.2. Alegerea materialului optim pentru confecţionarea produsului
Alegerea materialului optim pentru confecţionarea unui produs se face folosind metoda de analiză a valorilor optime (vezi Tratat deTehnologia Materialelor - Ed. Academiei Române, Bucureşti 2002, pag 241). Materialul din care se confecţionează produsul este elementul cel mai important din punct de vedere al impactului asupra mediului deoarece elaborarea materialului este etapa cea mai poluantă din traseul tehnologic al unui produs. De aceea, pentru a face posibilă calcularea coeficientului de poluare introdus de această etapă trebuie avute în vedere mai multe cunoştinţe. În general, pentru obţinerea unui material se porneşte de la minereul corespunzător care mai întâi se supune unor operaţii de preparare care, în general se face după o schemă de principiu de forma celor prezentate în figurile 3.16 …. 3.20. Se vede aşadar că în afară de prima şi ultima etapă de preparare, toate celelalte etape au un impact foarte mare asupra mediului .Se calculează apoi coeficientul de poluare la preparare Cpp, cu relaţia:
Cpp=Qtp·Qcom=(Qpa+Qpl+Qps)·Qcom (3.1)
Ecotehnologie
90
în care : Qcom este cantitatea de minereu concentrat obţinut prin preparare din minereul primar; Qpa - cantitatea de materiale ce poluează atmosfera; Qpl - cantitatea de material ce poluează apa; Qtp - cantitatea toatală de substanţă poluantă emisă pentru o tonă de concentrate de minereu; (Qpa, Qpl şi Qps se exprimă în tone emisii/tonă de minereu preparat).
Fig. 3.15. Schema de principiu a diagramei flux a procesului tehnologic de realizare a unui produs
(*- etapele şi momentele de impact asupra mediului ); SDV- scule, dipozitive şi verificatoare; AMC- aparate de masură şi control
Capitolul 3
91
Fig. 3.16. Schema de principiu a preparării unui minereu de fier (*- etape şi surse de poluare ).
Fig. 3.17. Schema de principiu a preparării unui minereu de cupru
(*- etape şi surse de poluare ).
Ecotehnologie
92
Fig.3.18. Schema de principiu a preparării unui minereu de plumb şi zinc
(*- etape şi surse de poluare).
Capitolul 3
93
Fig. 3.19. Schema de principiu a
preparării unui minereu de aluminiu (*- etape şi surse de poluare ).
Fig. 3.20. Schema de principiu a preparării unui minereu de nichel
(*- etape şi surse de poluare ).
Ecotehnologie
94
Fig.3.21. Fluxul de materiale şi poluarea la elaborarea fontei în furnal (*- etapele şi sursele poluante); HPA -hidrocarburi policiclice aromate
Capitolul 3
95
Fig. 3.22,a. Procesul de elaborare a oţelului în convertizor şi sursele de poluare:
(*- etapele şi sursele poluante); PAH- hidrocarburi policiclice aromate; PCDDF-policlordibenzen diane şi freoni;
Ecotehnologie
96
Fig. 3.22,b. Procesul de elaborare a oţelului în cuptoare electrice (*-etapele poluante)
Capitolul 3
97
Fig. 3.23. Schema de obţinere a Cu din concentrate sulfuroase de Cu
(*- etapele şi sursele de poluare)
Ecotehnologie
98
Fig. 3.24. Schema de principiu la extracţia metalurgică a cuprului (*- etapele şi sursele de poluare)
Capitolul 3
99
Fig. 3.25. Schema de obţinere a cuprului şi zincului din concentratele complexe (*-etapele şi
sursele de poluare )
Ecotehnologie
100
Fig. 3.26. Schema de principiu de obţinere a Pb prin topire reducătoare
(*-etapele şi sursele de poluare )
Capitolul 3
101
Fig. 3.27. Schema obţinerii Zn prin procedeul pirometalurgic clasic
(*- etapele şi sursele de poluare )
Ecotehnologie
102
Fig. 3.28. Schema de obţinere a Ni din minereuri oxidice de Ni
(*- etapele şi sursele de poluare)
Capitolul 3
103
Fig. 3.29. Schema obţinerii aluminiului după tehnologia Bayer
(*- etapele şi sursele de poluare )
Ecotehnologie
104
Fig. 3.30. Schema obţinerii magneziului (*- etapele şi sursele de poluare)
Capitolul 3
105
Fig. 3.31. Schema obţinerii Sn din minereuri cu Sn
(*- etapele şi sursele de poluare)
Ecotehnologie
106
Fig. 3.32. Schema obţinerii Co metalic din minereuri complexe
(*- etapele şi sursele de poluare )
Capitolul 3
107
Fig. 3.33. Schema de obţinere a wolframului prin sinterizare alcalină
(*- etapele şi resursele de poluare)
De exemplu, cantitatea de emisii şi subproduse poluante pentru obţinerea unei tone de oţel sunt date în tabelul 3.1. Cum producţia mondială de oţel este de aproximativ 840 Mt/an (milioane de tone pe an), cantitatea totală de emisii Qte, eliberată în mediu de siderurgia mondială a oţelului este dată de relaţia:
Qte = 840Mt oţel/an x 25,650 t emisii/t oţel= 21 546 [Mt emisii/an] (3.2) Deoarece producţia românescă este de aproximativ 5Mt/an cantitatea totală de emisii ce poluează mediul de siderurgia națională a oţelului este dată de expresia: Qte = 5Mt oţel / an x 25,650 t emisii /t oţel = 13 [Mt emisii/an] (3.3)
Ecotehnologie
108
Cunoscând cantitatea de emisii şi subproduse poluante pentru elaborarea unei tone de material se poate determina coeficientul de poluare aferent elaborării materialului Cpe, care intră într-un produs, cu relaţia: Cpe = Qte • Qmu [t emisii] (3.4) în care: Qte este cantitatea totală de emisii şi subproduse poluante, exprimată în Kg/t material elaborat; Qmu - cantitatea de material util, care intră în confecţionarea produsului. Tabelul 3.1. Emisii şi subproduse poluante rezultate la elaborarea unei tone de oţel [kg/t otel). Nr. crt. Emisia sau subprodusul U.M. Cantitatea (max)
1 Praf în aer kg /t otel 0,64 2 CO kg /t otel 28 3 SO2 kg /t otel 1,83 4 NOx kg /t otel 1,35 5 CO2 kg /t otel 2040 6 Gaze arse (altele) kg /t otel 23 000 7 Zgură kg /t otel 455 8 Nămol kg /t otel 58 9 Praf depus kg /t otel 30
10 Alte depuneri kg /t otel 8 11 Refractare kg /t otel 4 12 Apă uzată kg /t otel 20 13 Uleiuri kg /t otel 0,8
TOTAL kg /t otel 25 650 Poluanţii relevanţi pentru emisiile în aer, datorită elaborării materialelor se prezintă în tabelul 3.2; pentru emisiile în apă, în tabelul 3.3 şi pentru emisiile în sol, în tabelul 3.4.
Tabelul 3.2. Poluanţii relevanţi pentru emisiile în aer
Nr.
crt
Pol
uant
Coc
seri
e
Agl
omer
are
Fur
nale
şi
oţ
elăr
ie
Lam
inar
e la
ca
ld
Forj
e
Aco
peri
ri
met
alic
e
Tur
năto
rie
1 CH4 X 2 CO X X X X X X X 3 C02 X X X X X 4 NH2 X X 5 MNVOC X X X X 6 N20 X X X 7 NOx X X X X X X X 8 SOx X X X X X X X 9 As și compuşii săi X X X X X X X
Capitolul 3
109
Tabelul 3.2. (continuare)
10 Cd și compuşii săi X X X X X X X 11 Cr și compuşii săi X X X X X X X 12 Cu și compuşii săi X X X X X X X 13 Ni și compuşii săi X X X X X X X 14 Pb și compuşii săi X X X X X X X 15 Zn și compuşii săi X X X X X 16 Hexaclorobenzen X X X 17 Dioxina şi furani
(PCDD+ Furani)
X
18 Benzen X X X X 19 Hidrocarburi
aromatice policiclice (HAP)
X X X
20 Cloruri şi compuşi aromatici
X X X X X X
21 Fluoruri şi compuşi anorganici
X X X X
22 HCN X X 23 PM 10 X X X X
MNVOC= compuşi organic volatil nemetalici Tabelul 3.3. Poluanţii relevanţi pentru emisia în apă.
Nr.
crt
.
Pol
uant
Coc
seri
e
Agl
omer
are
Fur
nale
şi
oţ
elăr
ie
Lam
inar
e E
T
Forj
e
Aco
peri
ri
Tur
năto
rie
1 Total azot X X X 2 Total fosfat X X X X 3 Cd și compuşii săi X X X X X X 4 Cr și compuşii săi X X X X 5 Cu și compuşii săi X X X 6 As și compuşii săi X 7 Hg și compuşii săi X X X 8 Ni și compuşii săi X X X 9 Pb și compuşii săi X X X X X X 10 Zn și compuşii săi X X X X X X 11 Sn și compuşii săi X X X X X X 12 Compuşii organic halogenaţi (AOX) X X X X X X 13 Fenoli X X 14 Hidrocarburi aromatice policiclice X X X X X X X 15 Carbon organic total (TOC) X X X X X X X 16 Cloruri X X X X X X 17 Cianuri X X X X X 18 Fluoruri X X X X X X
Ecotehnologie
110
De exemplu, emisiile de CO şi CO 2, în t/an la un combinat cu o producţie de 5 milioane t oțel/an, cât este producţia României se prezintă în tabelul 3.5, iar emisiile de NOx, pentru un combinat siderurgic integrat se prezintă în figura 3.34. Zonele şi etapele în care se formează NOx sunt date în figura 3.35.
Efectele poluării aerului, în timpul elaborării de materiale, asupra omului se prezintă în figura 3.36. Emisiile de cadmiu în mediu, în timpul proceselor de elaborare,se dau în tabelul 3.6, iar efectele poluării toxice cu câteva metale asupra sănătăţii se dau tabelul 3.7. Tabelul 3.4. Poluanţii relevanţi pentru emisiile în sol
Nr. crt.
Metale Alte elemente Hidrocarburi aromatice policiclice (III)
(PCDF) 24 y - HCH 25 5 - HCH Hidroxilibenzeni 26 II - triazinice
Capitolul 3
111
Fig. 3.34. Bilanţ de NOx într-un combinat siderurgic integrat.
Tabelul 3.5. Emisiile de CO si CO 2, în t/an, la un combinat cu o producţie de 5
milioane de tone oţel /an Emisia de CO
[tCO/an] [%] Emisii de C02
[tCO2/an]
Cocserie 38 400 7.8 1.200.000
Aglomerare 382 700 77,8 1.440.000
Furnal 17 500 3,5 3.000.000
Oţelărie 26 400 5,4 840.000
Refractare 2000 0,4 230.000
Reparaţii 2400 4,9 487.000
Transport 1000 0,2 1.500
Total 492 000 100 7.198.500
Ecotehnologie
112
Fig. 3.35. Formarea oxizilor de azot (NOx).
Fig. 3.36. Efectele poluarii aerului asupra omului
Capitolul 3
113
Infestarea organismului cu Cd se face prin intermediul alimentelor, apei potabile şi aerului. Doza asimilată de organism este de 1,9717..5,235 g/ locuitor zonă
industrială. Spre comparare - fumarea a 10 ţigări/zi ridică doza cu 0,7 g Cd, astfel că la 50..60 ani, organismul fumătorului este de 2..4 ori mai infectat decât al nefumătorului.
Tabelul 3.6. Emisii de Cd în mediu
Producţia totală
[mii tone]
Emisie totală[t cadmiu]
Emisie în aer
[t·cadmiu]
Emisie în ape reziduale
[t·cadmiu] Industrii producătoare şi utilizatoare de Cd Metalurgia Cd-Zn-Pb şi prăjirea piritei
3000 (Zn + Pb) 351 30 112
Industria utilizatoare de Cd 4565 81 5 21 Industria neutilizatoare de Cd Cărbune de pământ 239000 400 60 - Lignit 34000 86 15 - Petrol 282000 5 5 - Fontă 89000 290..390 89..300 - Oţel 126000 460..600 130..200 - Zgură Thomas 800(P2O5) (37) 1770 370 - Fosfaţi 12400 270 Urme Metalurgia Cu 970 20 5 - Deşeuri Gunoaie comunale 8800 800..900 30 - Nămoluri biologice 5000 70..900 30 - Gunoaie industriale 140000 150..250 - - Industria extractivă Foarte mult - 60..140 - Cuptoare vechi de prăjire (Zn-Pb) - 20..30 - 20..30
Tabelul 3.7. Efectele poluării toxice cu metale Nr. crt. Poluant Efectele principale asupra sănătăţii 1 As Forme de cancer, boli de piele, efecte hematologice, anemie 2 Cd Disfuncţii cronice respiratorii, afecţiuni renale, formaţiuni infecţioase (chiar
maligne) 3 Cr Forme de cancer, dermatite, formaţiuni infecţioase stomacale 4 Pb Afectarea sistemelor hematologice şi a sistemului nervos, vătămarea ficatului 5 Hg Acţiune toxică asupra sistemului nervos, inclusiv crize de pierdere a cunoştinţei,
deteriorarea funcţiilor senzoriale, insuficienţa hepatică 6 Ni îmbolnăviri respiratorii, inclusiv astmă, atacarea sistemului nervos, insuficienţe
congenitale şi de creştere 7 V Afectarea sistemului respirator, inclusiv astmă, atacarea sistemului nervos,
schimbarea compoziţiei sângelui
3.2.3. Alegerea semifabricatului iniţial Alegerea semifabricatului iniţial este o problemă destul de complicată şi se face
funcţie de: configuraţia geometrică greutatea şi dimensiunile de gabarit ale produsului;
Ecotehnologie
114
volumul de producţie; posibilităţile de mecanizare, automatizare şi robotizare; natura materialului cu proprietăţile funcţionale, tehnologice şi economice ale acestuia; precizia geometrică impusă de rolul funcţional; gradul de netezime al suprafeţelor; utilajele necesare existente sau posibil de procurat. Cele mai des întâlnite semifabricate sunt cele obţinute prin deformare plastică la cald (laminare, tragere, extrudare, forjare liberă, forjare în matriţă, ambutisare, îndoire etc). Dacă semifabricatul ales este obţinut prin deformare plastică la cald, sursele de poluare care trebuie luate în considerare se văd în figura 3.37. Şi aici se constată că are loc o poluare intensă atât a aerului cât şi a apei şi a solului. Dacă semifabricatul ales este obţinut prin deformare plastică la rece (laminare, extrudare, tragere, trefilare, forjare liberă, forjare în matriţă, îndoire, refulare, ambutisare, fasonare etc) atunci sursele de poluare sunt cele prezentate în figura 3.38. şi se observă o însemnată poluare a atmosferei, apei si solului. De exemplu, emisia globală de CO2 pentru o tonă de laminat obţinută într-un combinat metalurgic integrat se prezintă în tabelul 3.8, iar unele surse cancerigene sunt reprezentate de emisiile date de cuptoarele de încălzire (în tabelul 3.9 sunt date emisiile de ben(a)-pirena, în t/an, ca principală sursă cancerigenă).
Tabelul 3.8. Emisia globală de CO2 , [kg CO 2 /t laminat] Flux tehnologic
Tabelul 3.9. Cantitatea de ben(a) - pirenă emisă într-un combinat integrat [t/an] Sursa de emisie Cantitate [t/an] Cantitate [%]
Uzina cocso-chimica 0,770 7.22 Aglomerare 0,040 3.70 Furnal 0.002 0.20 Oţelarie 0.187 17,50 Laminoare 0.041 3.80 Refractare si var 0.003 0.30 Reparaţii caje laminare 0.003 0.30 Centrala termo-electrica 0.021 2.00 Total 1.067 100%
Piesele cu configuraţie geometrică complexă care nu sunt supuse la solicitări mari în exploatare se execută de regulă din semifabricate turnate din fontă, iar piesele cu configuraţie geometrică complexă, care lucrează în condiţii de exploatare grele şi suportă solicitări mari se execută din semifabricate turnate din oţeluri. Principalele etape şi surse de poluare în cazul obţinerii unui semifabricat turnat în forme temporare din amestec de formare obişnuit (cel mai des întâlnit) se prezintă în figura 3.39. Fiecare din etapele în care există (*) poluează aerul, apa şi solul mai mult sau mai puţin, în funcţie de tehnologia de realizare a etapei. De exemplu, prepararea amestecului de formare sau de miez introduce următoarele surse de poluare (fig. 3.40).
Capitolul 3
115
Fig. 3.37. Procedee de deformare plastic la cald şi sursele de poluare
(*-etapele şi sursele de poluare); COV- compuşi organic volatili.
Ecotehnologie
116
Fig. 3.38. Procedee de deformare plastic la rece şi sursele de poluare (*- etapele şi sursele de poluare); COV- compuşi organic volatili.
Piesele care nu au o configuraţie complexă şi necesită un anumit fibraj, sub aspectul continuităţii, omogenităţii şi solicitărilor se recomandă a se executa din semifabricate forjate sau matriţate (cele matriţate se folosesc pentru producţia de serie mare sau masă).
Capitolul 3
117
Piesele de dimensiuni medii sau mari, de configuraţie complexă, în producţie de serie mică sau unicate se recomandă a fi executate din semifabricatele forjate sau turnate folosind asamblarea prin sudare.
Fig. 3.39. Schema de principiu a procesului tehnologic de turnare în forme temporare din amestec
de formare obişnuit şi sursele de poluare (*- etpele şi sursele de poluare).
Ecotehnologie
118
Asamblarea prin sudare este un procedeu tehnologic puternic poluant mai ales al atmosferei si al solului. De exemplu, realizarea unor piese prin sudarea manuală cu arc electric cu electrod învelit presupune următoarele etape tehnologice şi surse de poluare (fig. 3.41).
Fig. 3.40. Schema preparării amestecului de formare obişnuit şi sursele de poluare
(*- etapele şi sursele de poluare ) Formarea de CO în procesul de sudare are loc mai ales la arderea învelişului electrozilor şi a fluxurilor folosite, după următoarele reacţii:
Capitolul 3
119
-la temperaturi mai mari de 570°C:
6Fe2O3 +2C = 4Fe3O4 +2CO (3.6)
2Fe3O4 +2C = 6FeO + 2CO (3.7)
2FeO + 2C = 2Fe + 2CO (3.8)
SiO2 +2C = Si + 2CO (3.9)
Fig. 3.41. Procesul tehnologic de sudare şi etapele în care apare poluarea mediului
(*-etapele şi sursele de poluare) -la temperaturi mai mici de 570°C:
6Fe2O3 + 2C = 4Fe3O4 +2CO (3.10)
Analiza materialului de bază
Controlul iniţial al părţilor de îmbinat*
Curăţirea suprafeţelor de îmbinat*
Pregătirea rostului îmbinării *
Stabilirea parametrilor regimului de sudare *
Sudarea propriu – zisă *
Curăţirea cusăturii sudate *
Prelucrarea dimensională *
Controlul îmbinării sudate *
Stabilirea tratamentului termic postsudare*
Construcţia sudată *
Alegerea utilajului de
sudare
Alegerea materialului
de adaos
Ecotehnologie
120
2
1Fe3 O4 +2C=
2
3Fe + 2CO (3.11)
CO2 + C = 2CO (4.12)
2MnO + 2C = 2Mn + 2CO (3.13)
Formarea de CO2 în procesele de sudare are loc mai ales la formarea băii de sudură în urma topirii materialului de adaos şi a materialului de bază, după următoarele reacţii:
22 COOC (3.14)
2222 HCOCOH (3.15)
22222 COFeCOFeO (3.16)
2322 2224 COOMnCOMnO (3.17)
24332 2426 COOMnCOOMn (3.18)
243 2422 COMnOCOOMn (3.19)
222
1COOCO (3.20)
Câteva valori ale emisiilor de CO2 se prezintă în tabelul 3.9.
Tabelul 3.9. Emisiile de CO 2, la câteva procedee de sudare.
Procedeul Emisiile de CO2 [t CO2 /t cusătură sudată]
minim maxim Sudarea manuală cu arc electric 0,280 0.50 Sudarea automată sub strat de flux 0,175 0.21 Sudarea în mediu protector de gaze 0,205 0,24 Sudarea cu falcară oxigaz 0.312 0,55
Formarea de NOx are loc la formarea băii de sudură şi la turnare după următoarele reacţii:
NCO + O NO + CO (3.22)
N2 + O NO + N (3.23)
Capitolul 3
121
N2 + O NO + O (3.24)
N + OH NO + H (3.25)
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O (3.26) N2 + O2 2NO (3.27)
2NO + O2 2NO2 (3.28)
O3 + NO2 NO3 + O2 (3.29)
NO3 + NO2 N2O5
(3.30)
Un bilanţ al formării de NOx se prezintă în tabelul 3.10.
Tabelul 3.10. Emisii de NOx, la câteva procedee tehnologice, în gNOx/t oţel. Secţia [gNOx/toţel]
Formarea de compuşi ai sulfului are loc atât în procesul de turnare şi sudare dar şi în secţiile de deformare plastică, după reacţiile:
S + O2 SO + O (3.31)
SO + O2 SO2 + O (3.32)
SO2 + O2 SO3 + O (3.33)
S02 + O2SO4 (3.34)
SO4 + O2 SO3 + O3 (3.35)
H2S + O2 H2O + SO2 (3.36)
Ecotehnologie
122
Cei mai răspândiţi compuşi ai sulfului evacuati în atmosferă sunt: dioxidul de sulf (SO2); carbonilsulfura (COS); sulfura de carbon (CS2); hidrogenul sulfurat (H2S) şi dimetilsulfura ((CH3)2S)
Câteva valori ale emisiilor de SO2 se prezintă în tabelul 3.11. Tabelul 3.11. Valori ale emisiilor de SO2, în Kg/t produs
Cunoscând semifabricatul folosit pentru realizarea produsului se poate calcula coeficientul de poluare introdus de semifabricat Cps, cu relaţia: Cps = Qts Msu = ( Qsa + Qsl + Qss)Msu [tone emisii] (3.37) în care: Qts este cantitatea totală de substanţă poluantă introdusă de semifabricat; Qsa - cantitatea de substanţă ce poluează aerul la elaborarea semifabricatului; Qsl - cantitatea de substanţă ce poluează apa la elaborarea semifabricatelor; Qss -cantitatea de substanţă ce poluează solul la elaborarea semifabricatelor; Msu - masa utilă a semifabricatului, în tone; (Qsa+ Qsl + Qss) se exprimă în tone emisii/tonă de semifabricat util. Tot în etapa de elaborare materiale şi elaborare semifabricat apare o poluare accentuată a apelor de către poluanţii metalurgici prezenţi în mediul apos aflat circumscris conturului tehnologic. Cei mai importanţi factori poluanţi sunt:
- apariţia ceții, constituie un proces important, aflat în zona mecanismelor de poluare a mediului tehnologico - hidraulic. Concentraţiile în apă lichidă într-o ceaţa este de 10-4l de apă pe m3 aer, în timp ce concentraţiile de ioni şi de acizi sunt de 10...50 ori mai mari decât la apele din ploi. Picăturile de ceaţă se formează practic prin condensarea umidităţii pe nuclee de condensare răspândite de particule solide şi aerosoli. Ceaţa provoacă creşterea concentraţiei poluanţilor;
- naşterea aerosolilor este un fenomen poluant în mediul apos existent în interiorul sau în afara conturului tehnologic. Aerosolii reprezintă conglomerate în sisteme lichid-solid sau solid-solid dispersate într-un mediu gazos, format prin: coalescenţă, în cazul particulelor fine, şi coagulare în cazul particulelor grosiere. Aerosolii pot conţine pe lângă poluanţii gazoşi o cantitate importantă de compuşi atmosferici care în final se depun sub formă de depozite umede sau uscate pe suprafaţa pământului. Dimensiunile particulelor sunt cuprinse între 0,01... l00 µm. Distribuţia schematică a aerosolilor se prezintă în figura 3.42. Compuşii acizi si neutri (sulfaţi de amoniu, nitrati de amoniu) sunt prezenţi în aerosolii fini, în timp ce aerosolii de dimensiuni mai mari sunt în general alcalini, fini, formaţi din particule provenite din sol şi din cenuşi. În aerosoli sunt
Capitolul 3
123
conţinute metale grele, numeroşi compuşi organici, hidrocarburi policiclice aromate şi alţi compuşi toxici, cum ar fi nitrofenolii.
((NH4)2SO4 NH4NO3)aerosol ((NH4)2SO4)aerosol+2HNO3+ 2NH3 (3.42) - formarea smogului. Smogul este caz particular de aerosoli. Exista două tipuri
de smog: - smog de tip londonez (arderea cărbunilor şi a păcurii) - o negură densă cu
impurităţi particulate de funingine şi S02;
- smog de tip Los Angeles, care determină o iritare intensă a căilor respiratorii şi a ochilor, accelerează coroziunea metalelor şi distrugerea clădirilor. Este datorat prezenţei ozonului şi peroxinitraţilor.
3.2.4. Curăţirea, decaparea, degresarea Curăţirea, decaparea, degresarea sunt etape foarte importante în proiectarea şi
realizarea oricăror produse deoarece înainte de oricare operaţie tehnologică pretenţioasă trebuie executată curăţirea, decaparea şi degresarea suprafeţelor. Sunt foarte multe situaţii când curăţirea se face prin diferite metode: clasice manuale (ciocăniri, şpăcluiri); mecanizate (pick-hammer, perii de sarma, sablare-alicare); speciale (curăţirea chimică, electrochimică, prin vibrare, cu plasmă, cu laser, cu ultrasunete, cu flacără şi material
SO42-
NH4+
NO4-
C Pb
Fe Cu Si Na Cl Al
Diametru [µm]
Con
cent
rați
e [g
/n·v
olum
]
0,1 1,0 10,0
Ecotehnologie
124
abraziv, termică, electrochimică, cu jet de apă, cu flacără etc.). Fiecare din aceste metode are un impact mai mare sau mai mic asupra mediului, în funcţie de metodele folosite şi de operaţiile tehnologice viitoare, pentru că există o mare diferenţă între curăţirea suprafeţelor în vederea sudării şi curăţirea suprafeţelor în vederea acoperirilor de protecţie, sau între curăţirea suprafeţelor pieselor turnate după dezbatere şi curăţirea suprafeţelor instrumentelor medicale. Principalele substanţe poluante ce apar în procesul de curăţire, decapare, degresare prin metodele chimice sunt COV-urile.
Spre înţelegerea complexităţii problemei, în figura 3.43 se prezintă etapele şi sursele de poluare la decaparea cu acid clorhidric, iar în figura 3.44 etapele şi sursele de poluare la decaparea cu acid sulfuric. În funcţie de modul cum se face această operaţie de curăţire, decapare şi degresare se poate calcula coeficientul de poluare Cpcd, introdus de această operaţie cu relaţia: Cpcd = Qptc Mu = (Qpca + Qpcl + Qpcs)• Mu [t emisii] (3.43)
în care: Qptc este cantitatea totală de substanţa poluantă ce apare în operaţia de curăţire, decapare, degresare exprimată în kg emisii/tonă de material curăţat, decapat, degresat; Qpca - cantitatea de substanţa poluantă a atmosferei ce apare la curăţire, decapare, degresare; Qpcl - cantitatea de substanţă poluantă a apei ce apare în operaţia de curăţire, decapare, degresare; Qpcs - cantitatea de substanţă poluantă a solului ce apare în operaţia de curăţire, decapare, degresare; Mu - masa utilă a semifabricatului sau a piesei - semifabricat;
3.2.5. Prelucrarile mecanice
Prelucrarile mecanice sunt cele mai importante operaţii la care sunt supuse semifabricatele turnate, deformate plastic sau sudate, deoarece în urma lor se obţin dimensiunile finale şi precizia geometrică cerută de rolul funcţional.
Aceste prelucrări se fac pentru a obţine o anumită precizie de formă şi de poziţie şi o anumită rugozitate pentru fiecare suprafaţă ce mărgineşte piesa în spaţiu. Principalele operaţii de prelucrări mecanice prin aşchiere sunt: strunjirea, rabotarea, mortezarea, frezarea, găurirea, lărgirea, adâncirea, alezarea, teşirea, lamarea, tarodarea, broşarea, rectificarea, honuirea, lepuirea, supranetezirea şi rodarea. Fiecare operaţie se execută pe echipamente tehnologice specifice, cu SDV-uri corespunzătoare şi în anumite secţii de lucru (anumiţi parametrii ai procesului, folosind anumite substanţe şi emulsii de răcire sau accelerare a procesului de aşchiere, dezvoltându-se anumite temperaturi). În cadrul acestor operaţii apar o serie de substanţe care poluează aerul, apa sau solul într-o măsură mai mare sau mai mică, aceasta depinzând de condiţiile în care se desfăşoară procesul de aşchiere. De exemplu, în cazul prelucrării prin aşchiere apar o serie de compuşi organici volatili (COV) asa cum se vede în tabelul 3.12, care pot avea efecte directe asupra sănătăţii şi asupra mediului, prin nocivitatea intrinsecă şi unele proprietăţi fizico-chimice, sau indirecte, prin degradarea aerului (poluarea fotochimică şi efectul de seră). Valorile maxime ce nu pot fi depăşite, pentru apărarea sănătăţii populaţiei şi care ţin seama şi de subiecţii cu risc ridicat (copiii, cei cu insuficienţe respiratorii, şi persoanele în
Capitolul 3
125
vârstă) sunt prezentate în tabelul 3.13. În procesul de prelucrări mecanice mai apar vapori şi picături datorită utilizării emulsiilor de diferite categorii. În general, termenul de vapori se referă la picăturile de lichid de mărime microscopică (sub 10 µm). Dacă diametrul este mai mare de l0 µm se consideră că este un aerosol pulverizat sau pur și simplu picături. Aceste picături se formează lângă bule care explodează, lângă pulverizatoare, dar mai ales lângă distribuitoarele care stropesc cu emulsie. Cunoscând aceste elemente se poate determina coeficientul de poluare introdus de prelucrările mecanice Cpm, care se poate calcula cu relaţia:
][)( emisiitMQQQMQC upmspmlpmautpmpm
(3.44)
Tabelul 3.12. Compuşii organici volatili ( COV) care apar la prelucrările prin aşchiere şi la curăţire, decapare, degresare Compuşi clorurați Componenţi cu
azot Compuşi sulfuraţi Compuşi aromatici Compuşi cu
1,4 - dioxină, etilenamină, metilcrilaţi, metilamină Tabelul 3.13. Valorile maxime pentru unele substanţe cu risc de iritare a mucoaselor
respiratorii Compuşi Valori maxime date de
OMS Durata de expunere
1-2 dicloretan 0,7 mg/m3 24 h Dicloretan 3 mg/ m3 24 h Formaldehidă 100µg/m3 30 minute Stiren 800 µg/m3 24 h Tetracloretilenă 5 µg/m3 24 h Toluen 8 µg/m3 24 h Tricloretilenă ll µg/m3 24 h
în care: Qtpm este cantitatea totală de substanţa poluantă ce apare la prelucrările mecanice, în t emisii/t de produs; Qpma - cantitatea de substanţa poluantă a aerului ce apare la prelucrările mecanice, în t emisii/t de produs; Qpml - cantitatea de substanţa poluantă a apei ce apare la prelucrările mecanice, în t emisii/t de produs; Qpms- cantitatea de
Ecotehnologie
126
substanţa poluantă a solului ce apare la prelucrările mecanice, în t emisii/t de produs, Mu - catitatea de substanţă utilă folosită la realizarea produsului în tone.
Fig. 3.43. Decaparea cu HCl şi sursele de poluare; (*-etapele şi sursele de poluare).
Capitolul 3
127
Fig. 3.44. Decaparea cu H2SO4 şi sursele de poluare
(*- etapele şi sursele de poluare)
3.2.6. Acoperirile de protecţie
Acoperirile de protecţie sunt acele operaţii prin care pe suprafeţele pieselor se depune un strat foarte fin de anumite substanţe având drept scop creşterea rezistenţei la
Ecotehnologie
128
coroziune a produsului. Sunt mai multe tipuri de coroziuni ce conduc la degradarea pieselor, produselor, astfel: coroziunea uniformă (generalizată), coroziunea galvanică, coroziunea în crevașă (interstiţială), coroziunea în pitting, coroziunea intercristalină, coroziunea selectivă, coroziunea prin eroziune, coroziunea propriu-zisă, coroziunea prin fricţiune, coroziunea fisurantă etc.
Deteriorarea şi degradarea produselor pot fi prevenite prin tratamente de condiţionare, prin lucrări de întreţinere curentă, prin inspecţii şi evaluări periodice urmate de intervenţii precise. Această protecţie se poate face prin: tratamentele de suprafaţă; tratamentele termice; acoperirile de protecţie şi anumite tehnologii speciale. Cea mai des întâlnită metodă este metalizarea, care are foarte multe utilizări (tab. 3.l4). În cadrul acestor metalizări apar o serie de factori poluanţi atât pentru aer, cât şi pentru apă şi sol. Cunoscând modul cum se face acoperirea de protecţie se cunosc şi factorii cu impact asupra mediului, prin urmare se poate determina coeficientul de poluare introdus de acoperirea de protecţie Cpap , cu relaţia: Cpap = Qpt · Mn = (Qpapa + Qpapl + Qpaps )Mu [t emisii] (3.45) în care: Qpt - cantitatea totală de substanţa poluantă exprimată în t emisii/t substanţă acoperită; Qpapa - cantitatea de substanţa poluantă introdusă în aer în cadrul operaţiei de acoperire de protecţie; Qpapl - cantitatea de substanţa poluantă a apei introdusă în apa în cadrul operaţiei de acoperire de protecţie; Mu -masa utilă a piesei.
Placarea prin: laminare; placarea prin extrudare; placarea prin explozie; placarea prin tragere.
Capitolul 3
129
Tabelul 3. 14. (continuare) Placarea prin lipire cu adezivii
Folii placate pentru electrotehnică; folii pentru ambalaje; restaurarea monumentelor şi a obiectelor de artă.
Metalizări prin sinterizare
Scule şchietoare acoperite cu carburi cu liant de cobalt; scule diamantate cu liant de cupru.
Metalizări prin imersie
Metalizări prin: cufundare - zincare la cald; metalizări prin turnare; metalizări prin turnare centrifugală.
Procesul de galvanizare şi sursele de poluare sunt prezentate în figura 3.45.
3.2.7. Tratamentele termice
Tratamentele termice sunt operaţiile tehnologice la care se supune orice produs în funcţie de caracteristicile pe care trebuie să le aibă, atât în timpul proceselor de transformare pe care le suferă materialul din care este confecţionat produsul cât şi în timpul exploatării produsului. Orice tratament termic reprezintă o succesiune de încălziri şi răciri controlate aplicate unui material metalic în stare solidă în vederea modificării structurii şi corespunzător, a proprietăţilor funcţionale şi tehnologice, într-un sens dinainte stabilit. Tratamentele termice sunt puternic poluante atât ale aerului, cât şi ale apei şi solului deoarece în timpul unui tratament termic materialul suferă un ciclu termic de încălzire-menţinere-racire în anumite medii, având drept rezultat o serie de substanţe cu un impact mai mare sau mai mic asupra mediului. De exemplu, procesul tehnologic general de realizare a unui tratament termic presupune parcurgerea etapelor prezentate în figura 3.46, în care se văd şi momentele şi sursele de poluare (marcate cu *) care apar. Procesul tehnologic de tratament termic şi gradul de impact asupra mediului sunt funcţie de natura transformărilor structurale ce trebuie să le sufere materialul şi de proprietăţile funcţionale şi tehnologice pe care trebuie sa le aibă produsul în urma procesului de tratament termic. Cele mai des intâlnite tratamente termice sunt: recoacerea de omogenizare; recoacerea de regenerare; recoacerea de recristalizare; recoacerea de detensionare; recoacerea pentru îmbunătăţirea
Fig. 3.45. Schema de principiu a unui tratament termic și momentele
de impact asupra mediului (* - etapele și sursele de poluare)
Capitolul 3
131
Fig. 3.46. Procesul de galvanizare (sârmă zincată) şi sursele de poluare (*- etapele şi sursele de poluare).
Ecotehnologie
132
Fiecare tip de tratament termic presupune un anumit proces tehnologic şi un anumit echipament tehnologic corespunzător, fiecare având un impact diferit asupra mediului. De exemplu, dacă se ia în considerare doar impactul substanţelor emise în atmosferă (tab. 3.15) se pot vedea categoriile de efecte la care pot conduce aceste emisii, neluând în considerare impactul substanţelor emise în apa sau în sol.
Tabelul 3.15. Impactul substanţelor emise în atmosfera într-o secţie de tratamente termice.
Categoria de efecte Emisiile poluante Efecte acide SO 2 ; NO x ; HC1; H 2 SO 4;NH 3 ; HCN; HNO 3
Contaminarea solului şi apelor Metale grele. Poluanţi organici persistenţi. Soluţii de diferite categorii.
Distrugerea stratului de ozon Clorofluorocarbonaţi Efectul de seră CO 2 ; CH 4 ; N 2 O; SF 6 ; HFC; PFC; CO; COVNM; NOx;SO2
;HC1;NH3
Sănătatea populaţiei SO 2 ; NO x ; COVNM; CO; HC1; praf, metale grele, aerosoli etc.
Pentru a determina gradul de impact asupra mediului al unui proces tehnologic de
tratament termic se determina coeficientul de poluare Cptt, introdus de tratamentul termic, folosind relaţia:
C ptt = Qpt· Npe = (Q pta +Qptl+Q pts) ·N pt [kg emisii] (3.46) în care: Qpt - este cantitatea totală de substanţe poluante ce apar în timpul tratamentului termic al unui produs, în kg emisii/tonă de produse tratate termic; Q pta - cantitatea de substanţă poluantă a aerului, ce apare în timpul tratamentului termic, în kg emisii/ tonă de produse tratate termic; Q pts - cantitatea de substanţă poluantă a solului, ce apare în timpul tratamentului termic, în kg emisii/tonă de produse tratate termic; Qptl - cantitatea de substanţă poluantă a apei ce apare în timpul tratamentului termic, în kg emisii/tonă de produse tratate termic ; Npt - nr de produse tratate termic, exprimat în tone.
3.2.8. Repararea, recondiţionarea, reciclarea
Repararea, recondiţionarea, reciclarea sunt operaţii tehnologice care apar în
general după scoaterea din uz a produsului (casarea produsului) după un anumit număr de ore de funcţionare în regim normal (cazul reparaţiilor curente sau reparaţiilor capitale) sau după un anumit număr de ore de funcţionare la parametrii necorespunzători.
În general, reparaţiile presupun un anumit proces tehnologic, folosirea unor echipamente specializate şi a unor materiale corespunzătoare astfel că, impactul asupra mediului este mai mare sau mai mic în funcţie de natura operaţiilor şi mai ales de produsul care se repară. Procesul tehnologic de reparare cuprinde totalitatea lucrărilor şi operaţiilor care se execută pentru repararea unui echipament sau instalaţii (fig. 3.47) şi anume:
- pregatirea procesului de reparare; - producerea anticipată a pieselor de schimb;
Capitolul 3
133
- aducerea instalaţiei în secţia de reparaţii (dacă este cazul); - demontarea instalaţiei, a ansamblurilor şi a subansamblurilor, cu marcarea ordinii demontării acestora; - curăţirea, decaparea şi degresarea pieselor demontate; - inspectarea pieselor demontate şi constatarea defectelor; - sortarea pieselor; - stabilirea dimensiunilor pieselor care se recondiţionează şi a celor care se execută din nou ţinând seama de eliminarea sau compensarea uzurii; - executarea pieselor; - ajustarea şi montarea pieselor pe subansamble; - reglarea pieselor şi subansamblelor pe instalaţie; - vopsirea instalaţiei (dacă este cazul); - rodajul instalaţiei; - testarea instalaţiei în vederea recepţiei; - transportul şi instalarea instalaţiei;
- repunerea în funcţiune; - recepţia la beneficiar.
Pentru fiecare tip de instalaţie sau maşină şi tip de reparaţie în parte se stabileşte câte un proces tehnologic tip, proces tehnologic ce are un impact asupra mediului aproape la fel ca cel de fabricaţie. Se vede în figura 4.47 ca există numeroase etape şi momente ale procesului de reparare în care are loc un impact asupra mediului chiar mai mare decât în procesul de fabricaţie deoarece, de exemplu, reparaţia înseamnă o refabricaţie în producţie individuală chiar dacă fabricaţia a fost o producţie de serie mare sau de masă. Recondiţionarea unui produs se face fie pentru a îndeplini acelaşi rol funcţional (de exemplu, un arbore cotit dintr-un motor cu explozie rămâne tot arbore cotit în acelaşi motor cu explozie) sau pentru un alt rol funcţional (arborele cotit poate fi folosit într-un alt motor unde solicitarea este mult mai mică sau într-un ansamblu unde transformă mişcarea de rotaţie în mişcare de translaţie). Recondiţionarea se face de regulă prin procedee care conduc la remedierea defectelor, putând fi chiar parte a proceselor de fabricaţie. În general, tehnologiile de remediere a defectelor se pot aplica şi pentru recondiţionarea pieselor (fig. 3.48). Compensarea uzurii face parte dintre tehnologiile specifice recondiţionării. Compensarea se face prin introducerea unor piese suplimentare (bucşe - pentru alezaje, respectiv manşoane - pentru arbori, şaibe, spire de arc, plăcuţe etc.) asamblarea acestora făcându-se prin presare la cald sau la rece (fretare). Câteva exemple de tehnologii de recondiţionare curent folosite în industria constructoare de maşini se prezintă în tabelele 3.16…3.21 Recondiționarea pieselor se utilizează curent la repararea: - autovehiculelor si tractoarelor (motoare, cutii de viteze, transmisii, pompe etc); - maşinilor unelte si roboţilor industriali (mecanisme de reglare, arbori principali, lagăre, mecanisme de transformare, cutii de viteze, sisteme hidraulice, cuplaje şi frâne, ghidaje, elemente de structură, scule etc.); - instalaţiilor din sectorul energetic (cazane, turbo şi hidroagregate, mori de cărbune, injectoare, instalaţii de alimentare şi evacuare etc.);
Ecotehnologie
134
- utilajelor din industria materialelor de construcţii (cuptoare fixe şi rotative, mori de măcinare, amestecătoare, benzi transportoare, sortatoare, dozatoare etc.); - utilajelor din industria extractivă (instalaţii de foraj, excavatoare, încărcătoare, instalaţii de tratare a minereurilor etc.);
Fig. 3.47. Procesul tehnologic tip al unei reparaţii capitale şi etapele în care apare un impact asupra mediului (*- momentele şi etapele în care apare poluarea mediului)
Capitolul 3
135
Fig. 3.48. Câteva tehnologii de recondiţionare şi zonele în care apare
impactul asupra mediului (*).
Tabelul 3.16. Tehnologii de recondiţionare curente Metoda Procedeul/Operaţii Aplicaţii la recondiţionarea
Rularea cu bile sau role Ghidajelor Tasarea cu broşe Alezajelor Calibrarea Bielelor
Detensionarera prin percuţie
Zonelor cu tensiuni: racordări, suduri, muchii, caneluri, canale de pană etc.
Ecotehnologie
136
Tabelul 3.16. (continuare) Încărcarea cu arc electric
Pieselor din oţel, astuparea fisurilor
Încărcarea oxi-gaz Pieselor din oţel cu pereţi subţiri
Sudarea Încărcarea prin
vibrocontact Majoritatea pieselor din oţel
Lipirea moale Pieselor din aliaje neferoase Brazarea Pieselor din oţel, pieselor din materiale diferite
Lipirea Lipirea cu adezivi Astuparea fisurilor, îmbunătăţirea etanşeităţii
Cu arc electric şi pulbere
Compensarea uzurii dimensionale, permite modificarea compoziţiei materialului de aport
Cu arc electric şi sârmă
Cel mai accesibil procedeu, larg răspândit
Metalizarea prin pulverizare termică
Cu plasmă şi pulbere Pieselor din oţel aliat Oxi-gaz şi sârmă Straturi de acoperire omogene Oxi-gaz şi pulbere Permite metalizarea carburilor metalice Cu laser şi pulbere Depunerea materialelor greu fuzibile
Prin detonaţie Depunerea materialelor greu fuzibile, a lubrifianţilor solizi, a straturilor anticorozive
Metalizarea prin pulverizare la rece
Spray Permite intervenţia rapidă, asigură menţinerea în fucţionare de avarie până la remedierea defecţiunii
Cromarea dură Compensarea uzurii dimensionale, rezistenţă la uzare Cromarea poroasă Cămăşile de cilindri, segmenţii; asigură reţinerea
lubrifiantului Oţelizarea Compensarea uzurii dimensionale a arborilor,
camelor, bucşelor, inelelor, carcaselor, transmisiilor etc.
Cuprarea Straturi antifricţiune Nichelarea dură Înlocuieşte cromarea dură; straturi cu tenacitate mai
mare
Metalizarea prin depunere electrochimică
Stanarea Pistoanelor şi segmenţilor din fontă, straturi antifricţiune
Rabotarea Pregătirea suprafeţelor pentru încărcare sau metalizare Mortezarea Butucilor şi bucşelor profilate Strunjirea Arborilor, bucşelor, manşoanelor, pregătirea
suprafeţelor pentru metalizare Frezarea Corectarea abaterilor de formă
Prelucrări prin aşchiere
Găurirea Pregătirea suprafeţelor
Alezarea Corectarea abaterilor de formă Broşarea Butucilor, bucşelor şi lagărelor Rectificarea Corectarea abaterilor de formă Honuirea Finisarea suprafeţelor interioare a cilindrilor şi
cămăşilor de cilindru Lepuirea Finisarea suprafeţelor Polizarea Finisarea suprafeţelor
Răzuirea Asigurarea contactului alunecător
Capitolul 3
137
Tabelul 3.16. (continuare) Cu laser Durificarea şi finisarea suprafeţelor Cu fascicul de electroni
Microprelucrări ale alezajelor
Cu ultrasunete Microprelucrări ale alezajelor Electrochimie Finisarea materialelor extradure Electroeroziune Prelucrarea materialelor dure
Bazalt Bucşe pentru lagăre, ghidaje, îmbunătăţirea rezistenţei la coroziune
Fig. 3.49. Localizarea deteriorărilor arborelui cotit: 1 - încovoierea; 2 - uzura în lungime a manetoanelor; 3 - uzura în lungime a fusului palier central;
4 - uzura canalului de pană al pinionului de distribuţie; 5 - deteriorarea filetului de prindere a volantului; 6 - uzura locaşului de ghidare; 7 - bătaia frontală; 8 - abaterile dimensionale şi de formă
ale fusurilor manetoane şi paliere.
Tabelul 3.17. Tehnologia de recondiţionare a arborilor cotiţi Defectul Tehnologia de recondiţionare
1 - Încovoierea arborelui
Îndreptare la rece pe presă cu sprijinirea arborelui cu palierele marginale pe prisme.
2 - Uzura în lungime a fusurilor manetoane
- Cromarea dură, urmată de rectificare la cota nominală şi netezire prin rulare; -încărcarea prin metalizare cu pulverizare termică urmată de rectificare frontală la cota nominală.
3 - Uzura în lungime a fusului palier central
- Rectificarea suprafeţelor frontale ale fusului la una din cotele de reparaţie, urmată de montarea inelelor de compensare corespunzătoare treptei de reparaţie; - încărcarea prin metalizare cu pulverizare termică, urmată de rectificare frontală la cota nominală.
4 - Uzura canalului de pană al pinionului de distribuţie
- Frezarea canalului la o cotă de reparaţie; - frezarea unui alt canal, plasat la 90° faţă de cel uzat, atât în arbore, cât şi în butucul pinionului de distribuţie, avându-se grijă să nu se modifice reglajul distribuţiei.
Ecotehnologie
138
Tabelul 3.17. (continuare) 5 - Deteriorarea filetului găurilor de prindere ale volantului
Lărgirea găurilor urmată de filetarea lor.
6 - Uzura locaşului pentru ghidarea arborelui primar al cutiei de viteze
- Dacă este montat un rulment de ghidare locaşul se cromează dur şi se rectifică la cota nominală; - dacă este o bucşă de ghidare se alezează locaşul la cota nominală şi se înlocuieşte bucşa de ghidare.
7 - Bătaia suprafeţei frontale a flanşei
Se rectifică suprafaţa frontală ţinând seama de grosimea minimă admisibilă a flanşei.
8 - Uzura, ovalitatea şi conicitatea fusurilor manetoane şi a celor paliere
- Rectificarea fusurilor manetoane la cota de reparaţie, urmată de lustruirea şi refacerea razelor de racordare; -Încărcarea fusurilor prin cromare dură sau metalizare prin pulverizare termică, urmată de rectificarea la cota nominală sau la cota de reparaţie şi lustruire.
Tabelul 3.18. Tehnologia de recondiţionare a arborilor maşinilor-unelte
Defectul Tehnologia de recondiţionare Deteriorarea găurilor de centrare
Recondiţionarea pe strung.
Uzura fusurilor -Încărcarea prin metalizare prin pulverizare termică; prin cromare sau oţelizare, sau prin sudare, urmată de rectificare la cota nominală şi ecruisare; -bucşare sau manşonare, urmată de rectificare, ecruisare şi lustruire.
Fisuri ale fusurilor şi umerilor acestora
- Determinarea fisurilor prin control defectoscopic cu lichide penetrante şi ultrasunete; - rectificarea zonelor deteriorate fără încărcare, pentru defecte care nu depăşesc 0,25 mm pe rază, sau strunjirea pentru eliminarea zonelor cu defecte, urmată de încărcare şi de rectificare.
Încovoierea arborelui
- Îndreptarea la rece pe presă hidraulică sau cu şurub, cu sprijinirea arborelui pe prisme. Arborii cu diametru mai mare de 50 mm se îndreaptă numai la cald.
Abateri de formă - Rectificarea zonelor deteriorate fără încărcare, pentru abateri care nu depăşesc 0,25 mm pe rază, sau încărcarea urmată de rectificare.
Tabelul 3.19. Tehnologia de recondiţionare a şuruburilor de mişcare
Defectul Tehnologia de recondiţionare Deteriorarea găurilor de centrare
- Recondiţionarea pe strung.
Abateri de formă (excentricitate, ovalitate, conicitate)
- Recondiţionarea pe strung, folosind un dispozitiv special de îndreptare.
Uzura fusurilor - Încărcarea prin metalizare prin pulverizare termică; prin cromare sau oţelizare, sau prin sudare, urmată de rectificare la cota nominală şi ecruisare.
Abateri de la profilul filetului
- Adâncirea filetului fără a se atinge flancurile, urmată de rectificarea diametrului exterior şi de finisarea flancurilor filetului.
Capitolul 3
139
Tabelul 3.20. Tehnologia de recondiţionare a chiulaselor (fig. 3.50) Defectul Tehnologia de recondiţionare
1 - Fisuri, crăpături pe suprafeţele exterioare
- Sudarea cu arc electric - sudarea cu flacără; - lipirea cu răşini epoxidice, urmată de verificarea la etanşeitate a chiulasei la 0.4 MPa.
2 - Scurgeri de apă prin găurile de trecere ale prezoanelor de prindere
- Alezarea găurilor, urmată de introducerea presată a unei bucşe de trecere. Se verifică etanşeitatea prin proba hidraulică la 0,4 MPa.
3 - Deformarea suprafeţei de aşezare pe blocul motor
-Frezarea şi rectificarea suprafeţei de aşezare.
4 - Uzarea suprafeţelor interioare a ghidurilor/ supapelor de admisie şi de evacuare
- Înlocuirea ghidurilor uzate, urmată de alezarea lor la cota de reparaţie; - Alezarea ghidurilor uzate şi utilizarea unor supape cu diametrul tijei mărit prin cromare.
5- Uzarea locaşelor ghidurilor supapelor de admisie şi de evacuare
- Alezarea locaşurilor, urmată de asamblarea prin presare a unor ghiduri cu diametrul exterior majorat.
6 - Uzarea suprafeţelor de aşezare a supapelor de admisie sau de evacuare
- Frezarea şi rectificarea suprafeţei de aşezare; - Asamblarea prin fretare a unui nou scaun de supapă, urmată de rectificarea conică a suprafeţei de aşezare, urmată de rodarea suprafeţei cu supapa corespunzătoare.
7 -Uzarea locaşului scaunului supapelor de admisie sau de evacuare
- Alezarea locaşului la cotă majorată, urmată de asamblarea prin fretare a unui nou scaun de supapă, având diametrul exterior majorat corespunzător.
8 - Uzarea suprafeţei de aşezare a injectorului
- Teşirea suprafeţei de aşezare.
9 - Deformarea suprafeţei de asamblare cu colectorul de admisie sau de evacuare
- Frezarea şi rectificarea suprafeţei de aşezare.
10 - Deteriorarea filetelor găurilor de fixare
- Lărgirea găurii, urmată de refiletare la cota majorată; -depunerea de material prin sudare cu flacără, urmată de găurire şi fîletare la cota nominală.
Fig. 3.50. Localizarea deteriorărilor chiulasei:
1 - deteriorarea suprafeţei exterioare; 2 -scurgeri de apă prin găurile prezoanelor; 3 - deformarea suprafeţei de aşezare; 4 -uzarea suprafeţei interioare a ghidurilor supapelor; 5 –uzarea locaşelor
ghidurilor supapelor; 6 - uzarea suprafeţelor de aşezare a supapelor; 7 uzarea locaşelor scaunelor supapelor; 8 - uzarea suprafeţelor de aşezare a injectoarelor; 9-uzarea suprafeţei de aşezare a
colectorului'; 10 - deteriorarea filetelor de fixare.
Ecotehnologie
140
Tabelul 3.21. Tehnologia de recondiţionare a lagărelor de alunecare Defectul Tehnologia de recondiţionare
Mărirea jocului ajustajului fus-lagăr
- Ajustarea cuzinetului în corpul lagărului şi pe fus; - încărcarea prin sudare sau metalizare, urmată de strunjire şi rectificare la cota nominală - pentru bucşele din oţel.
Abateri de formă - Alezarea corpului lagărului şi a cuzinetului asamblat la cotele de reparaţie.
Deteriorarea suprafeţei de contact (gripare, pitting)
- Curăţarea suprafeţei prin alezare sau strunjire fină, depunerea unui strat compensator, finisarea suprafeţei de contact; -înlocuirea cuzinetului şi finisarea suprafeţei de contact.
- Curăţarea suprafeţei prin alezare sau strunjire fină, depunerea stratului antifricţiune. finisarea suprafeţei de contact; -înlocuirea cuzinetului şi finisarea suprafeţei de contact.
Fisurarea corpului lagărului
- Curăţarea zonei deteriorate, urmată de sudare sau lipire cu adezivi epoxidici.
Limitele utilizării tehnologiilor de recondiţionare sunt date de factori: tehnici, tehnologici, ecologici, economici şi organizatorici (tab. 3.22).
Tabelul 3.22. Limitele tehnologice ale unor procedee de recondiţionare Procedeul de
depunere Productivitatea
[kg/h] Duritatea stratului depus [daN/mm2]
Uniformitatea stratului depus [mm]
Aplicabilitate la o uzură de... [mm]
Sudare cu flacără 0,8..1 300…400 0,5…2 <3 Sudare cu arc cu electrozi înveliţi
Factorii economici care influenţează utilizarea tehnologiilor de recondiţionare sunt: cheltuielile pentru realizarea unei piese noi, durabilitatea piesei noi şi a celei recondiţionate, cheltuielile pentru recondiţionarea unei piese, mărimea seriei de fabricaţie etc.
Factorii ecologici care influenţează utilizarea tehnologiilor de recondiţionare sunt toți factorii poluanţi ai aerului, apei sau solului ce apar pe parcursul procesului tehnologic de recondiţionare.
Factorii organizatorici care influenţează utilizarea tehnologiilor de recondiţionare sunt: specificul de activitate a firmei care beneficiază de piesele recondiţionate, strategia
Capitolul 3
141
managerială, existenţa unor compartimente specializate, accesibilitatea procedeelor de recondiţionare şi a cooperării între firme, frecvenţa intervenţiilor etc. Proiectarea pentru reciclare (design for reuse, design for disassembly, design for remanufacture, green product design) este un concept constructiv care stă la baza ecotehnologiilor contemporane. Produsele trebuie să fie concepute astfel încât să poată fi incluse cu uşurinţă într-un circuit de reciclare după scoaterea lor din funcţiune. Circuitul de reciclare poate include: colectarea, depozitarea, sortarea, demontarea, recondiţionarea (refabricarea), actualizarea (up-grade), reintroducerea produsului în circuitul de utilizare, tratarea şi depozitarea deşeurilor (fig. 3.51).
Fig. 3.51. Locul reciclării în ciclul de viaţă al produsului si zonele in care apare poluarea (*).
Pentru a se permite reciclarea uşoară a produselor şi a componentelor acestora, la conceperea produselor, proiectantul trebuie să aibă în vedere satisfacerea următoarelor cerinţe:
- reciclarea materialelor, separarea componentelor în raport cu materialul acestora, reutilizarea uşoară a materialelor;
- folosirea unor materiale ecologice, pentru care este pusă la punct o tehnologie de recuperare, tratare, reciclare;
- procedee de reprelucrare a componentelor; - separarea componentelor de formă exterioară cu rol estetic (elemente de
estetică care se pot modifica în funcţie de modă) de cele de structură şi cele funcţionale; - utilizarea unor asamblări demontabile pentru componentele schimbabile; - modularizarea produselor şi a componentelor; - normalizarea şi tipizarea componentelor şi produselor;
Fabricaţie*
Casare*
Utilizare *
Materii prime * şimateriale Produse noi si
modernizate
Reciclare*
Deşeuri * din casare
Piese pentru service/întreţinere
Deşeuri din service/întreţinere
Ecotehnologie
142
- controlabilitatea componentelor şi ansamblelor; - diminuarea uzurii (prevederea de piese de uzură, utilizarea de materiale
rezistente la uzare etc); - mentenabilitatea (tehnologii de reparare şi de întreţinere, instrucţiuni de
exploatare şi de întreţinere); - întreţinere cât mai simplă şi uşoară; - posibilitatea de a se verifica şi sorta componentele după coduri; - accesibilitatea componentelor în vederea demontării uşoare; - rezistenţă la coroziune şi la degradare pe întreaga durată de viaţă a produsului; - posibilitatea de montare şi respectiv de demontare uşoară şi rapidă; - posibilitatea de curăţire uşoară; - posibilitatea de manevrare (cârlige de ridicare, mânere etc); - posibilitatea de a reprelucra componentele (rezerve de material - adaosuri de reprelucrare etc) Proiectarea compatibilă este o soluţie constructivă inclusă conceptului de
proiectare pentru reutilizare, care permite recondiţionarea uşoară a produselor. O serie de produse este compatibilă atunci când este posibilă interschimbabilitatea componentelor şi când dezvoltări ulterioare ale produsului se pot face utilizând o platformă de bază comună. De exemplu, calculatoarele personale sunt concepute pe o platformă comună, care permite actualizări ulterioare şi în acelaşi timp produsele realizate de diverse firme sunt compatibile între ele (compatibile cu modelul IBM). Marile firme de autoturisme lucrează de asemenea pe platforme tehnice comune pentru modelele de aceeaşi categorie (WW, Skoda, Seat, Audi, Renault, Nissan, Dacia). În acest ultim exemplu, proiectarea compatibilă vizează reducerea cheltuielilor de cercetare ştiinţifică şi de dezvoltare tehnologică în cadrul concernului, creşterea eficienţei prin mărirea stabilităţii producţiei şi scurtarea timpului de răspuns pe piaţă. Compatibilitatea dintre produse se realizează prin modularizare şi tipizare.
Modularizarea constă în conceperea produselor sub forma unor ansamble de module, comune unei clase. Modulele corespund grupelor constructive şi funcţionale ale produsului respectiv.
De exemplu, o maşină unealtă poate fi realizată fie ca un proiect unicat, din componente special proiectate şi executate sau, dimpotrivă, din elemente modulare, care pot fi folosite şi la realizarea altor tipuri de maşini: motoare de acţionare, batiuri, montanţi, mese, ghidaje, dispozitive de prindere, cutii de viteze, cutii de avansuri, capete de prelucrare, instalaţii electrice, hidraulice, de ungere, de evacuare a aşchiilor, de alimentare cu piese etc. Modularizarea permite:
- o proiectare, o fabricaţie şi o mentenanţă uşoară, apelându-se la componentele existente, accesibile şi foarte bine cunoscute de personalul de exploatare şi service;
- o eficienţă crescută a producţiei - o viteză mare de răspuns la cerinţele pieţei, reducerea la minimum a termenelor de onorare a contractelor. Fabricaţia modulelor se poate face în producţie de serie mare şi de masă, în timp
ce, prin asamblarea diferită a modulelor, combinată cu un minimum de elemente
Capitolul 3
143
individualizate, se pot realiza produse unicate, la temă. Modularizarea se aplică la nivelul firmei.
Tipizarea constă în restrângerea gamei de dimensiuni de execuţie a produselor şi a componentelor acestora, în scopul simplificării fabricaţiei şi a volumului documentaţiei aferente.
Tipizarea poate fi realizată la nivelul firmei, la nivelul ramurii industriale sau la nivel naţional.
Tipizarea poate fi implementată prin norme şi standarde (de exemplu, şirul de numere normale utilizate în proiectarea rapoartelor de transmitere, gama de ajustaje, diametrele nominale ale conductelor şi elementelor hidraulice, formatele de desen şi cele tipografice, gabaritul elementelor de construcţii, gabaritul ambalajelor, paletelor şi containerelor etc). Figura 3.52 prezintă aplicarea reciclării la produsele de larg consum, respectiv/bunurilor industriale. Ambele tipuri de produse parcurg tehnologii similare de recondiţionare, efectul economic generat de reutilizare este diferit, în funcţie de complexitatea şi utilitatea produsului respectiv. În cazul bunurilor de larg consum este importantă înlocuirea produsului defect, în timp ce, pentru bunurile industriale este important modernizarea produsului şi uneori posibilitatea de a achiziţiona produse de tehnologicitate ridicată la preţuri reduse (piaţa second – hand). O practică frecventă de reutilizare a materialelor este de a se folosi piesele uzate de dimensiuni mari drept semifabricate pentru execuţia altor piese de dimensiuni mai mici. Astfel, din cilindrii de laminor uzaţi se pot prelucra: roţi dinţate, pinioane, arbori, tije, coloane, cilindrii, role, nicovale, cuplaje etc. Avantajele acestei practici, faţă de utilizarea materialelor noi, sunt: reducerea consumului energetic cu 15…45%, reducerea consumului de material cu 6…8%, diminuarea costurilor cu 10…35%, reducerea volumului deşeurilor cu 75…80%.
În arma fabricării şi a reciclării produselor sunt generate deşeuri. Acestea trebuie să fie introduse într-un circuit de recuperare, astfel încât să nu se provoace efecte negative asupra mediului şi, în acelaşi timp, să fie recuperate energia şi cheltuielile generate de existenţa acestor deşeuri. În figura 3.53 este exemplificat un circuit de recuperare a deşeurilor provenite ca urmare a scoaterii din uz a produselor casnice şi a anumitor categorii de produse industriale şi agricole.
Circuitul de recuperare trebuie să înceapă chiar de la utilizator, care prin casarea produsului devine generator de deşeuri. La generatorul de deşeuri trebuie să se facă sortarea deşeurilor pe categorii de recuperare, stabilite împreună cu firma care se ocupă cu colectarea, transportul şi prelucrarea acestor deşeuri. Modalitatea de depozitare, colectare şi transport trebuie să ajute şi să încurajeze atitudinea civică şi ecologică a generatorului de deşeuri.
Categoriile de recuperare sunt: - deşeuri voluminoase nemetalice (mobilă, saltele etc.); - deşeuri textile; - deşeuri de hârtie şi carton;
- deşeuri de sticlă; - deșeurile de mase plastice (ambalaje);
Ecotehnologie
144
Fig. 3.52. Etapele şi utilitatea reciclării (*- etapele cu poluare intensă).
- deşeurile metalice; - deşeurile complexe care necesită la rândul lor separarea şi sortarea (autoturismele, aparatele ectrocasnice etc);
- deşeurile menajere vegetale şi animale; - deşeurile din construcţii (moloz, beton, asfalt).
Circuitele de recuperare sunt diferite pentru fiecare categorie în parte. Din punct de vedere economic este eficient să se prelucreze numai deşeurile sortate. Cele nesortate pot fi cel mult depozitate, degradarea lor naturală făcându-se cu viteze diferite şi fără a se putea recupera materialele sau energia înglobată în produs. Depozitarea deşeurilor necesită cheltuieli de depozitare şi de administrare, extinse pe mai multe zeci de ani de funcţionare a depozitului. Pentru a aprecia gradul de poluare al acestor operaţii (reparare, recondiționare, reciclare) se procedează la calculul coeficientului de poluare Cprrr, introdus de recuperare, reciclare, recondiționare cu relaţia:
rrprsprlprarrtpprrr QQQQQQC )( [Kg emisii] (3.47)
PRODUSE
Bunuri de larg consum
RECONDIŢIONARE
Inspecţie/recepţie *
Montaj *
Recondiţionare /înlocuire piese *
Testare-sortare *
Curăţare *
Demoantare *
REUTILIZARE
Bunuri industriale
Piaţa produselor recondiţionate Discount 30%
Reducerea efortului
investiţional prin modernizarea
d l i
Înlocuirea * produsului
RECICLAREA PRODUSELOR
Capitolul 3
145
în care: Qtp este cantitatea totală de substanţă poluantă, exprimată în kg emisii/tonă de produs reparat, recondiţionat, reciclat; Qpra - cantitatea de substanţă ce poluează aerul în cadrul operaţiilor de reparare, recondiționare, reciclare, în kg emisii/tonă de produs reparat, recondiţionat, reciclat; Q prl - cantitatea de substanţă ce poluează apa în cadrul operaţiilor de reparare, recondiționare, reciclare, în kg emisii/tonă de produs reparat, recondiţionat, reciclat; Qprs - cantitatea de substanţă ce poluează solul în cadrul operaţiilor de reparare, recondiționare, reciclare, în kg emisii/tonă de produs reparat, recondiţionat, reciclat; Qrr - cantitatea de produse reparate, recondiţionate, reciclate exprimate în tone de produs reparat, recondiţionat, reciclat.
Fig. 3.53. Circuitul de recuperare a deşeurilor (*- etapele ce produc o anumită poluare a mediului).
Ecotehnologie
146
3.2.9.Controlul şi inspecţia produselor Controlul nu constituie în sine un proces care să adauge plus-valoare produsului controlat este menit să ateste fie bună desfăşurare a proceselor de fabricaţie, fie conformitatea unui produs cu specificaţiile sale. Rezultatele controlului pot influenţa deciziile manageriale, tehnologice, constructive, de concepţie, de execuţie, de exploatare şi de mentenanţă, controlul constituind o buclă de feed-back. Din punct de vedere economic, controlul constituie un timp de lucru neproductiv, care creşte cheltuielile de fabricaţie. Sub acest aspect, controlul trebuie limitat la un strict absolut necesar. Controlul produselor presupune determinarea prin inspectare/testare a anumitor caracteristici şi performanţe ale unui produs (analiză, măsurare), compararea lor cu nişte specificaţii tehnice şi tehnologice, care au fost prescrise pentru acel produs (comparare), clasificarea sau sortarea produselor pe clase de calitate (decizie) şi stabilirea unor acţiuni corective sau preventive (concluzii). Specificaţiile pot fi impuse prin: clauze contractuale de către beneficiar, norme interne ale firmei, norme de ramură industrială, norme ale organismelor de certificare produse, standarde, legislaţia naţională sau internaţională. Conform vocabularului calităţii, standardul ISO 8 402 din 1995, defineşte calitatea unui produs sau serviciu ca fiind „ansamblul de proprietăţi şi caracteristici ale unui produs sau serviciu care îi conferă acestuia aptitudinea de a satisface necesităţile exprimate sau implicite". Calitatea este aşadar privită ca o valoare de întrebuinţare, ca măsură a utilităţii unui produs sau serviciu, percepută numai în măsura în care ansamblul de proprietăţi şi caracteristici ale produsului reuşesc să rezolve problemele clientului, răspunzând aşteptărilor acestuia. Un produs/serviciu poate avea din punct de vedere ingineresc orice performanţe, chiar şi extraordinare, dar el nu va fi perceput de către client drept un produs de calitate decât în momentul în care produsul/serviciul este util pentru rezolvarea unei probleme a clientului, răspunzând strict cerinţelor exprimate în contract sau celor subînţelese. Revine specialiştilor în marketing o dificilă misiune de a prospecta piaţa şi de a exprima în date tehnico-economice aşteptările potenţialilor clienţi în raport cu un produs sau serviciu. După standardul ISO 8 402, produsul sau serviciul este definit ca „rezultat al activităţilor sau proceselor (produse hardware sau software) sau o activitate sau proces în sine - prestarea unui serviciu sau aplicarea unui procedeu de fabricaţie". Conform standardul ISO 8 402, termenul „calitate" nu trebuie utilizat pentru exprimarea unui grad superlativ - nivel de excelenţă, şi nici cu sens cantitativ în evaluările tehnice. În aceste cazuri trebuie să se folosească un calificativ, ca de exemplu: „calitate relativă", atunci când produsele sunt clasificate după superlativul lor sau prin comparaţie; respectiv: „nivelul calităţii" şi „măsura calităţii", atunci când evaluări tehnice precise sunt efectuate şi exprimate cantitativ. După standardul ISO 8 402, controlul calităţii este definit ca: „totalitatea tehnicilor şi activităţilor cu caracter operaţional, care au drept scop atât urmărirea (monitorizarea) unui proces, cât şi eliminarea cauzelor performanţelor necorespunzătoare,
Capitolul 3
147
în vederea îndeplinirii cerinţelor de calitate". În standardul ISO 8 402 se regăseşte şi ceea ce era îndeobşte cunoscut, în mod tradiţional, drept CTC, denumit însă de acum înainte inspecţie - „activităţi precum măsurarea, examinarea, testarea uneia sau mai multor caracteristici ale unui produs sau serviciu şi compararea acestora cu cerinţele specificate, în vederea stabilirii conformităţii produsului sau serviciului cu specificaţiile respective". Problema realizării unor produse de calitate, a lucrului bine făcut de prima dată, este impusă din considerente de eficienţă economică. Astfel se constată o creştere (datorată crizei de materii prime şi energie, a globalizării pieţelor de desfacere) a ponderii costului intrărilor (materii prime, energie, piese şi subansamble, servicii - care sunt achiziţionate de întrepridere) în procesul de fabricaţie, care poate ajunge la peste 50% din costul ieşirilor (produse finite, piese de schimb, servicii). În acest caz, pentru supravieţuirea întreprinderii, este imperios necesară reducerea drastică a cheltuielilor de fabricaţie (prin reducerea duratei de fabricaţie, a volumului stocurilor, a întârzierilor, a remedierilor şi a înlocuirilor, a birocraţiei inutile; adică prin perfecţionarea şi optimizarea organizării). În acelaşi timp, este necesară o creştere a exigenţei faţă de calitatea intrărilor printr-o colaborare riguroasă cu furnizorii şi printr-o reducere substanţială a poluării.
În epoca actuală, scopul controlulului este de a economisi munca prin prevenirea apariţiei neconformităţilor şi nu de a o risipi prin remedierea produselor neconforme. Controlul trebuie să ofere nu numai informaţii despre conformitatea produsului cu specificaţiile; el trebuie să identifice cauzele apariţiei neconformităţilor şi să propună acţiuni corective şi preventive. Din perspectiva actuală, calitatea înglobează patru componente principale (fig. 3.54), legate de traseul de fabricaţie şi utilizare a produsului: concepţie, execuţie, utilizare, service.
Fig. 3.54. Componentele calităţii si zonele de impact asupra mediului (* - zonele de poluare)
La toate cele patru componente apare un impact asupra mediului într-o măsura
Ecotehnologie
148
mai mare sau mai mică, gradul de poluare depinzând de natura şi tipul produsului, respectiv procesului tehnologic.
Din perspectiva produsului, calitatea se defineşte prin următorii indicatori: - capabilitatea este capacitatea produsului de a îndeplini cerinţele; - fiabilitatea este capacitatea produsului de a îndeplini funcţiile cerute, în condiţii de utilizare specificate şi într-o perioadă de timp determinată; - disponibilitatea este capacitatea produsului de a satisface misiunea sa într-o perioadă de timp determinat - mentenabilitatea este capacitatea produsului de a fi repus în funcţiune într-o perioadă de timp determinată; - siguranţa în funcţionare este capacitatea produsului de a nu afecta mediul şi
viaţa; - operabilitatea este capacitatea produsului de a fi operabil de către beneficiar într-o perioadă de timp determinată; - durabilitatea exprimă durata de viaţă a produsului. După cum s-a arătat maj înainte, astăzi termenul calitate apare în diverse definiţii
şi concepte. În figura 3.55 este sintetizată o structură de legătură şi de ierarhizare recapitulativă a diverşilor termeni din familia calităţii:
Fig. 3.55. Definirea noţiunilor referitoare la calitate - inspecţia calităţii este nivelul de bază, operaţional (controlul tehnic de calitate
clasic);
Capitolul 3
149
- controlul calităţii este nivelul următor de integrare a tehnicilor şi metodelor operaţionale;
- asigurarea calităţii generează încrederea internă şi externă în capabilitatea firmei de a crea calitatea;
- sistemul calităţii este infrastructura necesară implementării managementului calităţii;
- managementul calităţii este funcţia managerială care implementează politica firmei în domeniul calităţii;
- politica în domeniul calităţii este strategia firmei referitoare la calitate; - managementul calităţii totale (TQM) este un concept de restructurare a
managementului contemporan, care pune accentul pe rentabilizarea firmei pe termen lung, utilizând ca principale pârghii managementul participativ, calitatea, dezvoltarea şi eficientizarea resurselor umane;
- calitatea totală este strategia globală a fimei de eficientizare a întregii activităţi prin calitate;
- auditul calităţii este examenul complex prin care se certifică sistemul calităţii; - calitatea exprimă valoarea de întrebuinţare a produselor şi serviciilor. Clasificarea proceselor de control se poate face după mai multe criterii şi anume:
- după poziţia faţă de procesul de transformare se deosebesc (fig. 3.56):
Fig. 3.56. Clasificarea proceselor de control în raport cu procesul de transformare.
- în amonte, controlul iniţial, care se face:
- la furnizor; - la recepţia produselor; - la reglarea maşinilor şi SDV-urilor.
- în timpul desfăşurării procesului: - controlul pe fluxul de fabricaţie; - autocontrolul/controlul extern; - controlul procesului; - controlul integral/controlul statistic;
Ecotehnologie
150
- controlul pe stand; - controlul interoperaţii.
- în aval, controlul final: - pe stand; - la producător; - la expediere; - la instalare/punere în funcţiune;
- după depanare/service. - după poziţia în raport cu ciclul de viaţă al produsului se disting (fig.
3.57): - procese care au loc la producător; - procese care au loc la client (beneficiar); - procese care se desfăşoară după casarea
produsului. - după gradul de automatizare al procesului de control se deosebesc:
- controlul manual; - controlul parţial automatizat; - controlul integral automatizat.
- după numărul de produse controlate se deosebesc: - integral; - prin eşantionare, statistic.
- după complexitatea controlului se deosebesc: - autocontrolul; - controlul extern specializat; - auditul.
- după echipamentul utilizat se deosebesc: - controlul cu instrumente; - controlul cu aparate; - controlul cu maşini/instalaţii; - controlul pe standuri.
- după condiţiile de testare ale produsului se deosebesc: - controlul în condiţii uzinale; - controlul în condiţii de laborator; - controlul în condiţii simulate de funcţionare; - controlul în condiţii reale de funcţionare.
- după ceea ce se testează se disting: - controlul caracteristicilor fizico-chimice; - controlul caracteristicilor mecanice de rezistenţă; - controlul caracteristicilor electro-mecanice; - controlul caracteristicilor estetice; - controlul caracteristicilor de exploatare; - controlul caracteristicilor de mentenanţă; - controlul caracteristicilor ecologice,
- după modul de inspectare se deosebesc: - controlul distructiv:
Capitolul 3
151
- pe epruvete; - pe produse de sacrificiu;
- controlul nedistructiv.
Fig. 3.57. Controlul în raport cu ciclul de viaţă al produsului
-după gradul de răspândire a metodei de inspectare se disting: - controlul cu metode uzuale; - controlul cu metode speciale.
Controlul iniţial se aplică produselor şi materialelor aprovizionate, înainte de introducerea lor în fluxul de fabricaţie (procesul de transformare). Sistemul de verificare a produselor trebuie stabilit de comun acord cu furnizorul şi trebuie clar precizat în comanda de aprovizionare. Verificarea produselor şi a materialelor aprovizionate se poate face:
- pe baza sistemului de asigurare a calităţii care funcţionează la furnizor (se solicită audituri de sistem sau documente care să certifice performanţele sistemului, evaluări efectuate de organisme independente recunoscute);
- pe baza interpretării înregistrărilor statistice ale controlului proceselor de fabricaţie;
- inspecţie la furnizor înainte de livrare, în prezenţa reprezentanţilor benefi-ciarului;
- inspecţie la beneficiar după livrare, în prezenţa reprezentanţilor furnizorului.
Ecotehnologie
152
Controlul pe fluxul de fabricaţie se poate efectua în timpul operaţiilor fiind un control în timp real (on-line), care permite reglarea ulterioară a maşinii/procesului, sau între operaţii (la sfârşitul unei operaţii). Controlul poate fi efectuat de către: - operator (autocontrol); - de către personal calificat –(control tehnic de calitate) - în ciclu automat de către o instalaţie sau maşină (control automat). Controlul final se desfăşoară după încheierea tuturor operaţiilor de realizare a produsului. Controlul final trebuie să aibă în vedere percepţia globală pe care clientul o are la contactul cu produsul. Aceasta înseamnă că se va acorda atenţie şi activităţilor post-producţie, precum: conservarea, ambalarea, depozitarea, manipularea, prezentarea, desfacerea, consilierea, vânzarea, livrarea, instalarea, punerea în funcţiune, întreţinerea şi service-ul, care în mod obişnuit vând produsul şi creează imaginea firmei pe piaţă. Controlul integral presupune verificarea fiecărui produs sau piese în parte, bucată cu bucată. Se poate aplica la recepţie, pe flux sau la final. De regulă este deosebit de laborios şi duce la scăderea productivităţii. Se aplică în producţia de serie mică şi unicate şi în cazul produselor a căror siguranţă în funcţionare este deosebit de importantă (avioane, nave, utilaj chimic, petrolier, nuclear, minier, militar, energetic). Opusul său este controlul statistic sau controlul prin eşantionare (selecţionare). Cronologic controlul statistic a apărut o dată cu dezvoltarea producţiei de serie mare şi de masă, în anii '30 în S.U.A., ca răspuns la nevoia de creştere a productivităţii şi de reducere a costurilor produselor, marcând trecerea la societatea de consum. W.E. Deming, unul din părinţii calitologiei, specialist în statistică, afirma în 1944: „În viaţa reală nu există constante. Există totuşi un sistem cauzal constant. Rezultatele produse de un astfel de sistem cauzal pot varia într-o bandă largă sau, dimpotrivă, îngustă. Pe lângă variaţie, datele de ieşire ale unui astfel de sistem cauzal prezintă o caracteristică importantă, denumită stabilitate. De ce este nevoie să se aplice noţiunile de constanţă şi de stabilitate unui sistem cauzal care produce rezultate variabile? Deoarece acelaşi procentaj de rezultate variabile continuă să apară, în cadrul unor limite date, periodic, oră după oră, zi după zi, pe durata de operare a sistemului cauzal. Distibuţia rezultatelor poate fi constantă sau stabilă. Când un proces de prelucrare se comportă ca un sistem cauzal constant, producând rezultate ale inspectţiilor care prezintă stabilitate, se spune că este sub control statistic. Graficul de control arată dacă procesul respectiv se află sau nu în limitele de control."
Controlul statistic trebuie perceput ca un set de instrumente care pot influenţa deciziile manageriale legate de proiectare, producţie şi testare/încercare/inspecţie. Controlul statistic în general necesită cooperarea factorilor de răspundere din cele trei funcţii importante ale unei firme. De aceea, din acest punct de vedere, controlul statistic trebuie înţeles ca un ajutor managerial important (fig. 3.58).
Principalele instrumente de control statistic utilizate în producţie sunt: - graficele de control Shewhart pentru caracteristicile de calitate măsurabile. Acestea pot fi:
- grafice pentru variabile; - grafice pentru medie şi dispersie; - grafice pentru media eşantioanelor şi abaterea standard;
- graficele de control Shewhart pentru fracţiunea respinsă (graficul p);
Capitolul 3
153
- graficele de control Shewhart pentru numărul de neconformităţi per unitate (graficul c). Aceste grafice prezintă numărul total de defecte raportat la piesa inspectată. Dacă numărul de neconformităţi pentru o anumită piesă inspectată se situează în afara limitelor de control calculate sau dacă punctele sunt dispuse preferenţial deşi toate se află în limitele de control, atunci procesul se află în afara controlului şi trebuie intervenit pentru a se preveni apariţia defectelor;
- procedura de eşantionare.
Fig. 3.58. Tipuri de control statistic
Conform standardului ISO 8402, asigurarea calităţii înseamnă ansamblul de
acţiuni planificate şi sistematice, menite a da încrederea corespunzătoare că un produs sau serviciu va satisface cerinţele de calitate specificate.
Încrederea este completă numai dacă condiţiile specificate reflectă toate exigenţele utilizatorului. Asigurarea calităţii necesită o evaluare permanentă a factorilor care influenţează gradul de adecvanţă a proiectului, precum şi verificări şi auditări ale etapelor care alcătuiesc ciclul de viaţă al unui produs. Dacă într-o organizaţie (firmă, companie, întreprindere, fabrică etc.) asigurarea calităţii este folosită ca instrument de lucru al conducerii, aceasta generează încrederea internă. Dacă asigurarea calităţii este folosită în situaţii contractuale, aceasta generează încrederea externă. Din punct de vedere istoric, asigurarea calităţii a apărut ulterior controlului statistic, din necesitatea de a economisi timp şi mijloace. Astfel, dacă într-o organizaţie lucrurile sunt puse la punct şi fiecare membru al său ştie ce are de făcut, dacă produsul n este bun, atunci poate să existe încrederea că şi produsul n+1 va fi de asemenea bun. Aceasta evoluţie a modului de a privi calitatea şi controlul acesteia a însemnat deplasarea atenţiei de la controlul particular al produsului la controlul general al managementului organizaţiei furnizoare de produse sau prestatoare de servicii. Asigurarea calităţii poate fi privită şi drept o problemă de imagine a firmei, astfel, orice prezentare a firmei şi a produselor sau serviciilor furnizate de aceasta trebuie să facă referire şi la problematica certificării calităţii (fig. 3.59).
Ecotehnologie
154
Fig. 3.59. Definirea asigurării calităţii
Calitatea unui produs sau serviciu depinde în mod fundamental de activitatea de
proiectare şi concepţie. Circa 80% din calitatea produsului sau serviciului este stabilită încă din concepţie. Altfel spus, aptitudinea de a satisface cerinţele exprimate sau subînţelese ale clientului faţă de un produs sau serviciu este dată de proiectant. Numai 20% din calitate mai poate fi influenţată (în bine sau în rău) de execuţie. Rezultă, din cele arătate, că de activitatea proiectanţilor depinde succesul sau eşecul pe piaţă al unui produs sau serviciu.
În activitatea de proiectare şi concepţie trebuie inclusă şi stabilirea temei de proiectare prin activităţi de analiză şi de prognoză a pieţei - marketingul. Numai dacă au fost identificate corect cerinţele clienţilor şi exigenţele pieţei, precum şi prognozată evoluţia ulterioară a acestora, avându-se în vedere decalajul care există între momentul cererii şi cel al ofertării produsului spre vânzare, se poate trece la activitatea de proiectare propriu-zisă.
Controlul activităţii de proiectare are în vedere supravegherea ciclului de realizare a unui proiect, de la analiza şi formularea cerinţelor pieţei (datele de intrare în
Capitolul 3
155
proiect), până la darea în execuţie a proiectului (datele de ieşire din proiectare), aşa cum se vede în figura 3.60. În această activitate trebuie incluse proiectarea tehnologică şi pregătirea fabricaţiei (selecţionarea procedeelor de fabricaţie, stabilirea parametrilor de proces, stabilirea tehnologiei de control, proiectarea şi realizarea SDV-urilor specifice).
Supravegherea etapelor proiectării se poate realiza practic în baza unor proceduri specifice, care trebuie să ofere răspuns la următoarele aspecte:
- planificarea prealabilă a proiectării; planul de proiectare astfel întocmit trebuie să conţină: identificarea activităţilor de concepţie şi proiectare, precizarea cerinţelor de competenţe şi de resurse pentru fiecare activitate, distribuţia responsabilităţilor pentru fiecare activitate;
- evaluarea şi aprobarea planului de proiectare; - definirea interfeţelor cu celelalte compartimente ale firmei, necesare pentru
fiecare activitate inclusă în plan; - modul de obţinere a datelor de intrare pentru proiectare; - modul de prezentare a datelor de ieşire din proiectare, necesare pentru
execuţie; - proiectul trebuie să includă clar specificate: cerinţele clientului, cerinţele de
siguranţă în funcţionare, cerinţele impuse de reglementări legale în vigoare (fig. 3.61)
Fig. 3.60. Circuitele asigurării calităţii:
fluxul material; fluxul informaţional. - modul de verificare şi de avizare a proiectelor, care să includă drept criterii:
uşurinţa fabricaţiei (accesibilitatea şi eficienţa utilizării echipamentelor din producţie), precizarea cerinţelor de control împreună cu specificaţiile aferente (evaluarea raportului dintre acestea şi satisfacerea cerinţelor clientului), precizarea cerinţelor de fiabilitate şi de mentenabilitate, prezenţa documentaţiei de utilizare şi de service (fig. 3.62);
Ecotehnologie
156
- modul de efectuare a încercărilor de omologare; - modul de verificare a competenţelor celor implicaţi în realizarea
proiectului; - modul de efectuare şi de avizare a reviziilor proiectului; - modul de actualizare a documentaţiei de execuţie, aflate în producţie.
Fig. 3.61. Ciclul de realizare a unui proiect si momentele de impact asupra mediului (*).
În vederea realizării produselor sau serviciilor, orice firmă, întreprindere sau
companie trebuie să se aprovizioneze cu o serie de materii prime, materiale, echipamente sau consumabile, ţinând cont de faptul că nu este posibil ca în cadrul uneia şi aceleaşi firme să se realizeze absolut toate produsele de care este nevoie pentru buna desfăşurare a activităţii curente. Majoritatea materialelor aprovizionate contribuie la atingerea nivelului de calitate al produsului finit, de aceea, activitatea de aprovizionare trebuie ţinută sub control (fig. 3.63).
Controlul aprovizionării, în conformitate cu standardele ISO 9000, se face prin: - evaluarea şi selecţia subcontractanţilor şi a furnizorilor (criterii avute în vedere: capabilitatea furnizorilor de a îndeplini cerinţele de calitate impuse produsului sau serviciului; disponibilitatea echipamentelor şi a forţei de muncă; viabilitatea comercială şi financiară; capacitatea de producţie şi modul de respectare a termenelor; eficienţa sistemului de asigurare a calităţii la furnizor);
Capitolul 3
157
Fig. 3.62. Ciclul de viaţă al documentaţiei.(*- etapele de impact asupra mediului)
- însoţirea comenzilor şi contractelor de aprovizionare cu date, specificaţii,
proceduri şi desene de execuţie, care să descrie clar produsul sau serviciul comandat, ca şi exigenţele cerute furnizorului;
Fig. 3.63. Ciclul de aprovizionare (*- etapele cu impact asupra mediului)
- întocmirea de proceduri referitoare la calitate, destinate posibililor subcontractanţi sau licitatori în timpul ofertării;
- analizarea devizelor prezentate de furnizori din perspectiva calităţii; clarificarea cerinţelor proprii impuse furnizorilor selectaţi şi stabilirea unui acord privind procedurile de asigurare a calităţii;
Ecotehnologie
158
- controlul produsului aprovizionat; - asistenţa acordată subcontractanţilor sau furnizorilor prin: instruire,
consultanţă şi SDV-uri; - monitorizarea calităţii produsului şi a sistemului de asigurare a calităţii la
furnizor; - analizarea performanţelor subcontractanţilor sau furnizorilor după onorarea
comenzilor. Activităţile de producţie cuprind fabricaţia componentelor şi montarea acestora.
Prin aceste activităţi se realizează fizic produsul proiectat în prealabil. Asigurarea calităţii în producţie include următoarele aspecte:
- stabilirea capabilităţii proceselor tehnologice; - inspectarea şi supravegherea proceselor tehnologice; - încercarea produselor în diferite faze importante; - controlul proceselor de fabricaţie; - întreţinerea, calibrarea şi gestionarea echipamentelor (utilaje, maşini şi instalaţii
de proces, SDV-uri şi AMC-uri); - identificarea, trasabilitatea şi gestionarea materialelor şi a produselor; - controlul şi supravegherea utilităţilor (apă, aer comprimat, gaz, energie
electrică) şi a factorilor de mediu (temperatură, umiditate, viteza relativă a aerului, curăţenie, zgomot, vibraţii, iluminat, noxe, radiaţii);
- analiza şi controlul produselor neconforme; - controlul documentelor. Monitorizarea producţiei cuprinde: - controlul intrărilor (materii prime şi materiale, utilităţi, factori de mediu,
informaţii); - controlul circuitului productiv (identificarea materilor prime, a pieselor şi a
documentelor); - controlul echipamentelor de lucru; - monitorizarea feed-back-ului în scopul îmbunătăţirii procesului. În fluxul de producţie trebuie stabilite puncte de control, alese astfel încât să se
obţină minimizarea efectelor erorilor şi creşterea eficienţei proceselor. Încercările finale sunt deosebit de importante, întrucât de rezultatul lor (stabilirea
măsurii în care produsul este conform cu specificaţiile) depinde eliberarea produsului în vederea comercializării. La testele finale trebuie să se ia în considerare, pe de o parte, reglementările privind răspunderea juridică asupra produsului fabricat sau comercializat, iar, pe de altă parte, totalitatea înregistrărilor calităţii efectuate anterior (înregistrările efectuate de furnizor, inspecţiile de recepţie, cele de pe fluxul de fabricaţie etc). Pe baza datelor culese anterior, susţinute de dovezi credibile (supervizate de compartimentul de asigurare a calităţii), volumul inspecţiilor finale poate fi redus la minimum, acestea fiind completate de toate celelalte inspecţii premergătoare efectuate asupra materiilor prime, componentelor sau subansamblurilor produsului respectiv (fig. 3.64).
Aceste activităţi cuprind de regulă: conservarea, ambalarea, manipularea, depozitarea, identificarea, montajul şi punerea în funcţiune a unor produse fabricate anterior. Acestor activităţi trebuie să li se acorde o importanţă la fel de mare ca şi celor
Capitolul 3
159
legate nemijlocit de realizarea produselor; un produs conform cu specificaţiile poate fi compromis prin nişte activităţi post producţie necorespunzătoare.
Fig. 3.64. Ciclul de inspecţie-testare (*- etapele cu impact asupra mediului)
Conservarea are ca scop menţinerea caracteristicilor produsului după fabricare şi până la punerea în funcţiune, pe parcursul manipulării, depozitării, transportului, livrării şi montajului. Conservarea trebuie să asigure: protecţia contra coroziunii, protecţia calităţii suprafeţelor contra zgârierii, protecţia contra deformării, spargerii, fisurării, lovirii, căderii, răsturnării, trântirii, ori strivirii accidentale a produsului. Un rol important în conservarea produsului revine ambalajului. în cazul produselor sensibile trebuie să se prevadă specificaţii privind conservarea, ambalarea, transportul, manipularea. Ambalarea joacă un rol important, atât în conservarea produsului, cât şi în atractivitatea acestuia faţă de client. Trebuie avut în vedere că primul contact al clientului cu produsul se face prin intermediul ambalajului, de atractivitatea acestuia depinzând în mare măsura vânzarea produsului.
Ambalajul trebuie să asigure: - protecţia produsului (ambalajul trebuie să fie suficient de solid, rezistent la
factorii de mediu şi la modul de transport şi manipulare); - să faciliteze transportul şi manipularea produsului fără a-1 deteriora (ambalajul
trebuie să se încadreze în nişte forme şi dimensiuni tipizate, care corespund tipului de transport utilizat: europalete, transcontainere, cărucioare, elevatoare etc);
- ambalajul trebuie să aibă marcat la loc vizibil semnele convenţionale corespunzătoare instrucţiunilor de transport, manipulare şi depozitare;
- să ofere informaţii suficiente asupra produsului; - să atragă clientul (ambalajul se alege în raport cu piaţa de desfacere şi tradiţia
cu care sunt obişnuiţi clienţii);
Ecotehnologie
160
- să se înscrie într-un circuit de protecţie a mediului (reciclare, recuperare, refolosire a materiale biodegradabile, nepoluante).
Identificarea este necesară pentru a se putea localiza produsul şi a se determina traseul acestuia. Marcajele şi etichetele trebuie să fie uşor lizibile şi durabile. Între controlul final al produselor şi livrarea la beneficiar marcajul trebuie să se păstreze, astfel încât să se permită oricând o inspecţie suplimentară. Marcajul apare obligatoriu, atât pe ambalaj, cât şi pe fiecare produs în parte. Adeseori, identificarea corespunzătoare a produsului este indispensabilă pentru operaţiile de întreţinere, service în garanţie şi post garanţie, precum şi la supravegherea în exploatare. Pentru produsele exportate sau importate, este necesară redactarea marcajelor în limba clientului. Manipularea produselor trebuie specificată în documentele însoţitoare ale produselor şi pe ambalaj, de regulă, prin semne convenţionale, recunoscute internaţional. Manipularea se face manual în cazul produselor de dimensiuni mici, uşoare, ambalate individual sau în colete mici şi mecanizat în celelalte cazuri. Pentru a nu se deteriora produsele, este necesar ca să se respecte cu stricteţe indicaţiile furnizorului şi ca să existe dotarea corespunzătoare (cărucioare, vagoneţi, electrocare, stivuitoare, lize, electropalane, macarale, poduri rulante etc.) Depozitarea are drept scop: echilibrarea cantităţilor sau a sortimentelor livrate, concilierea termenelor între momentul ofertei şi cel al onorării cererii, echilibrarea diferenţelor dintre diversele secţii de producţie etc. Din punct de vedere al asigurării calităţii, depozitarea trebuie să asigure:
- protecţia produselor; - condiţii favorabile de recepţie şi de expediere a produselor; - urmărirea produselor perisabile; - controlul rotirii stocurilor; - controlul substanţelor periculoase.
Montajul produsului la beneficiar trebuie să asigure: - funcţionarea produsului la parametrii şi în condiţiile stabilite de producător; - menţinerea performanţelor produsului;
- furnizorul trebuie să asigure instrucţiuni scrise pentru montaj (în caietul de sarcini);
- în cazul unor produse complexe, furnizorul trebuie să asigure echipe specializate pentru montaj la sediul beneficiarului; - proiectantul produsului trebuie să aibă în vedere adoptarea acelor soluţii constructive care să prevină montajul incorect.
Punerea în funcţiune, întreţinerea şi activitatea service. Asigurarea calităţii acestor activităţi şi, implicit, a produsului trebuie să aibă în vedere (fig. 3.65):
- evidenţa intervenţiilor; - gestiunea şi supravegherea metrologică a AMC-urilor şi a SDV-urilor utilizate
la depanare; - folosirea de piese de schimb originale, noi; - personal de intervenţie calificat (în unele cazuri acesta trebuie să fíe şi certificat
în specialitate); - întocmirea de proceduri de analiză şi diagnosticare a defectelor produselor
aflate în service;
Capitolul 3
161
- monitorizarea produselor vândute, atât a celor aflate în garanţie, cât şi post garanţie;
- supravegherea şi gestionarea eficientă a circuitului informaţional (sesizările clienţilor şi observaţiile depanatorilor să ajungă cât mai rapid la proiectantul produsului, în vederea îmbunătăţirii proiectului şi a tehnologiilor de execuţie şi testare).
Fig. 3.65. Triada producător-client-service.(*- etapele în care apare un anumit impact asupra
mediului).
Specific produselor materiale sunt proprietăţile funcţionale. Acestea sunt definite ca suma de relaţii care se stabilesc între materialul din care este confecţionată piesa şi fenomenele din mediul în care se găseşte sau funcţionează piesa respectivă. Proprietăţile funcţionale pot fi relativ uşor măsurabile, iar gradul în care acestea satisfac cerinţele impuse prin prescripţiile tehnice de execuţie exprimă tocmai nivelul de calitate al produsului respectiv.
Metodele de inspectare distructivă sunt utilizate pentru determinarea unor proprietăţi ale materialelor din care sunt confecţionate piesele. În majoritatea cazurilor sunt utilizate piese de probă, numite epruvete, care sunt eşantioane prelevate din materialul pieselor respective. Epruvetele au o anumită mărime şi formă, care sunt standardizate, astfel încât să permită interpretarea corectă a rezultatelor încercării. Prelevarea epruvetelor se poate face: fie din deşeurile rămase de la prelucrarea piesei respective, din mostrele extrase la elaborarea materialului, din probele executate o dată cu fabricarea piesei respective sau din piesele sacrificiu. Excepţie de la cazurile în care sunt utilizate epruvete fac încercările de anduranţă, caz în care sunt utilizate piese, subansamble, maşini sau aparate reale, în condiţii de funcţionare reale sau simulate, încercările desfăşurându-se pe standuri de probă, în poligoane sau pe piste de încercare (de exemplu: testarea motoarelor, a autovehiculelor, a aeronavelor, a prototipurilor etc).
Ecotehnologie
162
Tabelul 3.23. Metode de inspectare distructivă
Deoarece principalele metode de inspectare distructivă sunt cunoscute, în
prezentul paragraf sunt doar reamintite (tab. 3.23) fiind detaliate numai încercările de mediu.
Tabelul 3.24. Efectele factorilor de mediu luaţi separati Factorul de mediu Efecte Defecte rezultate
Defecte ale izolaţiilor, defectări mecanice, creşterea tensiunilor mecanice, uzura părţilor mobile datorită dilatării sau pierderii proprietăţilor lubrifiante etc.
Nr. crt.
Grupa/ Destinaţia
Denumirea Descriere în Tratat de tehnologia Materialelor
Iradiere Ionizarea materialelor; deplasarea atomilor din reţeaua cristalină; efecte termice.
Scăderea proprietăţilor mecanice, scăderea conductivităţii electrice şi termice etc.
Mucegaiuri Scăderea caracteristicilor mecanice;modificări ale proprietăţilor fizice; îmbătrânirea materialului de bază.
Deteriorarea izolaţiei, variaţia proprietăţilor electrice, defecte mecanice etc.
Metodele de inspectare nedistructivă prezintă avantajul că aplicarea lor nu afectează caracteristicile produsului inspectat. Din această cauză, ele au o largă răspândire în toate ramurile economice: industrie, construcţii, agricultură, cercetare (tab. 3.25).
În producţia de serie se preferă utilizarea metodelor de inspecţie nedistructivă integrate în sisteme automate de inspecţie, care au avantajul scurtării timpului neproductiv, în condiţii de fiabilitate ridicată a controlului.
Un sistem automat de inspecţie poate utiliza una sau mai multe metode de inspectare nedistructivă, care sunt dezvoltate în funcţie de cazul concret al aplicaţiei (fig. 3.66).
Tabelul 3.25. Metode de inspectare nedistructivă Nr. crt.
Grupa/ Destinaţia
Utilizare Denumirea Descriere în Tratat de
Tehnologia Materialelor
determinarea culorii controlul optico-vizual controlul colorimetric
-
determinarea rugozităţii, controlul optico-vizual 1.2.3.2.d controlul holografic 2.4.5.6 controlul prin cântărire -
determinarea formei şi a volumului; controlul optico-vizual -
controlul cu radiaţii penetrante 2.4.2.2.a controlul cu ultrasunete 2.4.2.2.b controlul cu pulberi magnetice 2.4.2.2.C
controlul cu lichide penetrante 2.4.2.2.d controlul prin curenţi turbionari 2.4.5.1
1.
Diagnoza externă a pieselor
determinarea defectelor de suprafaţă.
controlul tomografic 2.4.5.3
Capitolul 3
165
Tabelul 3.25. (continuare)
controlul termografic 2.4.5.4 controlul cu microunde 2.4.5.5
controlul holografic 2.4.5.6 controlul cu radiaţii penetrante
2.4.2.2.a 2. Diagnoza internă a pieselor
determinarea defectelor interne
controlul cu ultrasunete 2.4.2.2.b controlul cu pulberi magnetice
2.4.2.2.c
controlul cu lichide penetrante
2.4.2.2.d
controlul prin curenţi turbionari
2.4.5.1
controlul tomografic 2.4.5.3 controlul termografic 2.4.5.4 controlul cu microunde 2.4.5.5
controlul holografic 2.4.5.6 modele fizice şi matematice de descriere şi evaluare calitativă şi cantitativă a cauzelor şi efectelor defectelor
-
modele statistice -
3. Prognoza piesei (durată de viaţă, comportare în funcţionare)
metode previzionale (AMDEC, arborele de defectare)
-
Piesa este inspectată cu ajutorul unor senzori specifici metodei de control (optico-
vizual, emisie acustică, ultrasunete, radiaţii penetrante etc), semnalul este preluat şi prelucrat, este comparat cu semnalul de referinţă (memorat în prealabil în banca de date de referinţă) şi se comandă dispozitivele de sortare a pieselor, în raport cu verdictul controlului. Rezultatul este memorat, în vederea prelucrării în continuare a rezultatelor controlului şi optimizării procesului care a generat piesele inspectate. Metodele de inspectare a produselor cu suport material (software) sunt definite de metodele prezentate mai sus.
Fig. 3.66. Schema bloc a unui sistem de inspecţie automat
Ecotehnologie
166
Specific acestor produse este lipsa unui material din care este confecţionat produsul, materialul acestuia având numai rolul de suport. În acest caz, prin testarea unor proprietăţi ale materialului suport nu pot fi trase concluzii asupra proprietăţilor funcţionale ale produsului şi, în consecinţă, nici asupra nivelului calitativ al produsului respectiv (fig. 3.67). În aceste situaţii, se recurge la controlul preventiv, prin punerea la punct în detaliu a cadrului de desfăşurare a producţiei, astfel încât, prin controlul tehnico-organizatoric al fiecărei etape de realizare a produsului, adică a întregului proces de realizare a produsului, să fie prevenită apariţia produselor neconforme (similar cu controlul activităţii de proiectare şi a se vedea asigurarea calităţii în proiectare).
Fig. 3.67. Ciclul de viață al produsului software
Conform standardului SR ISO 9000-3 din 1995 Ghid pentru aplicarea ISO 9001 la dezvoltarea, livrarea şi mentenanţa software-ului, sunt definite următoarele elemente:
- software: creaţie intelectuală care cuprinde programe, proceduri, reguli şi orice documentaţie asociată referitoare la funcţionarea unui sistem de prelucrare a datelor; Un software este independent de suportul pe care este înregistrat;
- produs software: ansamblul complet format din programe, proceduri şi documentaţia asociată pentru calculator, precum şi datele destinate să fie livrate unui utilizator (fig. 3.67)
- verificare (pentru software): procesul de evaluare a produselor aflate într-o fază dată, pentru a se asigura precizia şi compatibilitatea faţă de produsele şi standardele furnizate ca date de intrare pentru această fază. Pentru servicii sunt metode de inspectare specifice serviciilor.
Capitolul 3
167
Serviciile pot fi definite ca rezultate ale activităţilor desfăşurate la interfaţa client/furnizor, precum şi alte activităţi interne ale furnizorului, destinate satisfacerii cerinţelor clientului (fig. 3.68). Inţial, termenul de servicii includea numai acele activităţi defăşurate la interfaţa dintre client şi prestator; însă, o dată cu impunerea managementului calităţii totale în cadrul firmelor, diversele compartimente funcţionale ale acestora au început a fi tratate independent, conform principiului „next process is a consumer" (următorul proces pe fluxul tehnologic este un consumator/client). O cale de viabilizare a firmelor integrate este externalizarea unor servicii, fapt ce conduce la lărgirea gamei de servicii oferite pe piaţă (fig. 3.69).
Pot exista servicii independente, furnizate ca atare, sau dependente de un anumit produs, pe care îl însoţesc (în acest caz serviciile completează atractivitatea produsului pentru piaţă). Deosebirile dintre un produs şi un serviciu pot fi enunţate astfel (fig. 3.70):
- imaterialitatea şi intangibilitatea: serviciului nu i se pot asocia caracteristici obiective palpabile, imaginea serviciului este subiectivă;
- multiciplitatea: serviciul presupune mai multe etape diferite sau comple-mentare, care concură la ofertarea serviciului;
- perisabilitatea în timp: produsul este durabil, în timp ce serviciul este furnizat (prestat) la un anumit moment. Se consideră că producerea şi consumul serviciului se fac simultan;
- variabilitatea: serviciul depinde în mare măsură de competenţa, experienţa, conştiinciozitatea, probitatea morală şi renumele prestatorului;
Fig. 3.68. Abordarea calităţii serviciului din perspectiva procesului de bază:
activităţi care adaugă valoare serviciului; fluxul informaţional.
Ecotehnologie
168
- integrarea clientului: clientul participă la producerea şi consumarea serviciului în mod direct (servicii de sănătate, de educaţie şi de instruire, de cosmetică şi coafură, de fitness, masaj, body-building) sau indirect (alimentaţie publică, turism, servicii bancare, administraţie, servicii IT, servicii de întreţinere şi reparaţii, servicii de transport, încărcare-descărcare, curăţenie-menaj etc).
Tabelul 3.26. Tipuri de servicii existente în industrie Nr. crt. Tipul serviciului Denumirea serviciului 1 Servicii de marketing Analiza pieţei. Chestionare clienţi. Reclamă
Servicii de proiectare Documentare Editare Redactare Distribuţie Arhivare
4 Servicii în producţie Transport Deservire maşini, utilaje, locuri de muncă întreţinere maşini, utilaje, locuri de muncă. Asistenţă tehnică în execuţie. Menţinerea curăţeniei. Asigurarea utilităţilor. Depozitare.
Servicii de desfacere Vânzări Asistenţă clienţi. Transport, livrare
8 Servicii post-desfacere Punere în funcţiune. Instruire şi asistenţă clienţi. Urmărire reclamaţii şi sesizări întreţinere. Service
9 Servicii comerciale Contractare Facturare
10 Servicii financiar-contabile
Controlling Urmărirea producţiei şi a stocurilor. Gestiune fonduri fixe. Gestiune fonduri circulante. Normarea muncii. Urmărirea costurilor
11 Servicii administrative şi de personal
Selecţia şi angajarea personalului. Şcolarizare/perfecţionare personal. Protecţia muncii. Asistenţa socială.
12 Servicii de asigurare a calităţii
Urmărirea costurilor calităţii. Audituri. Controlul documentelor. Asistenţa de specialitate.
13 Servicii de control Încercări finale Recepţie materiale încercări pe flux Control statistic Control documente şi înregistrări
14 Servicii de consultanţă Studii de fezabilitate Studii de marketing
În industrie pot fi identificate următoarele tipuri de servicii, corespunzătoare
compartimentelor funcţionale ale unei întreprinderi, conform tabelului 3.26. Se poate
Capitolul 3
169
observa că unele dintre servicii însoţesc produsul, facilitând realizarea (proiectarea şi execuţia) sau vânzarea acestuia, iar altele se referă la buna funcţionare a firmei şi la relaţiile ei cu mediul extern (acţionari, clienţi, comunitate locală, furnizori, stat şi societate).
În majoritatea cazurilor, controlul caracteristicilor serviciului şi ale prestării acestuia poate fi realizat numai prin controlul procesului de prestare a serviciului (tab. 3.27).
Desfâşurându-se la interfaţa client/furnizor, orice neconformitate (abatere de la calitatea prescrisă) este imediat şi nemijlocit sesizată de către client. Din această cauză, măsurarea şi controlul procesului sunt absolut esenţiale (controlul pe flux şi nu controlul final).
Tabelul 3.27. Abordarea serviciului din perspectiva procesului
Universitate Studenţi Profesori, material didactic, publicaţii, cursuri, seminarii, săli de curs, laboratoare, biblioteci, cămine cantine
Dobândirea de competenţe şi exerciţiu, formarea profesională
Persoane educate competente
Magazin Clienţi Expunere, bunuri, vânzători Atragerea clienţilor, desfacerea produselor
Clienţi satisfăcuţi
Fig. 3.69. Armonizarea ceriţelor de calitate cu cererea pieţei.
Ecotehnologie
170
Fig. 3.70. Abordarea calităţii serviciului din perspective buclei calităţii serviciului
Când se discută despre calitate și controlul/inspecția acesteia, trebuie mai întâi să se răspundă la următoarele cinci întrebări:
- ce se inspecteză? - când se inspectează? - cum se inspectează (după procedură, în raport cu care specificații, cu ce
mijloace de lucru)? - care sunt unităţile de măsură folosite? - care sunt criteriile de acceptare/respingere? În scopul eficientizării proceselor de control, tehnologul trebuie să aibă în vedere
următoarele (fig. 3.71): - proiectantul trebuie să specifice în documentaţia de execuţie zonele;
- inspecţia să se limiteze la acele zone ale produsului care sunt critice pentru calitate;
- cu precădere se va verifica existenţa defectelor tipice induse de procedeele tehnologice utilizate la fabricarea produsului;
- controlul să fie fracţionat, adică să se inspecteze de fiecare dată numai acele caracteristici ale produsului care au fost create sau modificate la operaţia tehnologică curentă;
- productivitatea controlului trebuie să se încadreze în productivitatea de execuţie a produsului respectiv;
- mijloacele de control trebuie alese astfel încât să poată verifica mărimea abaterilor specificate;
- rezultatele procesului de control trebuie să se concretizeze în valori calitative şi cantitative care se înscriu într-un document de înregistrare (buletin de măsurători);
- documentul de înregistrare trebuie să asigure trasabilitatea, adică identificarea sigură a produsului, a executantului şi a mijloacelor utilizate, precum şi a momentului la care s-au efectuat înregistrările.
Capitolul 3
171
Fig. 3.71. Treptele spre excelenţă
În mod asemănător, specificaţiile răspund la întrebările:
- ce se verifică; - în raport cu ce date de referinţă; - care sunt toleranţele admise; - care sunt criteriile de defect admisibil.
Specificaţiile sunt proprii unui produs sau familii de produse. Specificaţiile pot fi sub forma unor norme tehnice de ramură, norme interne, caiete de sarcini, desene de execuţie, desene de montaj, specificaţii contractuale etc.
Pe baza specificaţiilor se întocmeşte tema de inspecţie, care include indicatorii de calitate care trebuie verificaţi, valorile de referinţă, momentul inspecţiei, condiţiile de încercare, caracterul producţiei.
Tehnologia de control se întocmeşte ţinând seama de tema de inspecţie. Controlabilitatea produsului este un concept asemănător tehnologicităţii, ce
exprimă măsura în care proiectantul şi tehnologul produsului au ţinut seama la elaborarea proiectului constructiv şi a specificaţiilor aferente, de uşurinţa verificării datelor de execuţie, a conformităţii produsului şi a componentelor sale. Controlabilitatea produsului se realizează practic prin controlabilitatea proiectului şi a tehnologiei de control şi execuţie.
Controlabilitatea produsului trebuie să cuprindă: - înscrierea în documentaţie a clasificării defectelor/erorilor induse de
tehnologiile de execuţie, montaj şi control;
Ecotehnologie
172
- capacitatea de verificare a specificaţiilor; - întocmirea planului de control în acord cu tehnologia de execuţie şi montaj; - definirea organizării şi conducerii fabricaţiei.
Metoda de inspectare se alege în raport de tema de inspectare, de dotarea tehnică disponibilă, de criterii de eficienţă şi de productivitate. Pentru încercările de tip sau lot, în funcţie de specificaţii, pot fi utilizate metode de testare distructivă pe epruvete sau produse de sacrificiu. Pentru controlul integral sau cel statistic se utilizează metode de testare nedistructivă. Frecvent, în producţia de serie, se utilizează dispozitive de control la temă (calibre limitative) sau standuri de probă, care simulează funcţionarea reală a produsului. Proiectarea acestor mijloace dedicate de control se face în colaborare cu tehnologul produsului, ca parte integrantă a pregătirii fabricaţiei - realizarea SDV- urilor (scule, dispozitive, verificatoare) şi a AMC-urilor (aparatură de măsură şi control). Procesele de control şi inspecţie trebuie planificate corespunzător cerinţelor formulate în specificaţii. În cazul în care se lucrează într-un sistem de competenţă ridicată (certificare ISO 9001-9003 sau similar), trebuie să existe proceduri detaliate de control, testare, inspecţie. Nivelul de control ales depinde de tipul produsului şi de cerinţele clientului, care au fost stipulate contractual. În cazul produselor simple sunt suficiente proceduri de control tip (de exemplu, pe categorii de procedee de semifabricare: pentru piese turnate, forjate, sudate, prelucrate prin aşchiere, sinterizate). În cazul produselor complexe, utilizarea procedurilor tip va fi completată de proceduri speciale, mai amănunţite. O procedură de control trebuie să conţină:
- identificarea şi controlul documentelor; - produsul/serviciul/procesul/proiectul căruia îi este aplicabilă procedura în
speţă; - etapele, operaţiile, stadiile, momentele în care se aplică procedura; - mijloacele de lucru utilizate; - modul de lucru, parametrii de proces; - personalul care aplică procedura, nivelul de competenţă; - caracteristicile care se verifică; - tipul de control ce trebuie efectuat (statistic sau integral), strategia de control; - criteriile de acceptare/respingere; - documentele de înregistrare, sistemul de evidenţă şi de arhivare a
înregistrărilor; - modul de tratare a neconformităţilor. În final, pentru a vedea impactul asupra mediului introdus de operaţiile de control
sau de inspecţie se calculează coeficientul de poluare total Cpc, folosind o expresie de forma:
Cpc=Qtp Mu=(Qpca+Qpcl+Qpcs)Mu [kg emisii] (3.47) in care: Qtp - este cantitatea totală de substanţă poluantă ce apare în timpul operaţiilor de control sau inspecţie, în kg emisii /kg substanţă controlată; Cpca - cantitatea de substanţă poluantă a aerului ce apare în timpul procesului de control sau inspecţie, în kg emisii /kg
Capitolul 3
173
substanţă controlată; Qpcl - cantitatea de substanţă poluantă a apei ce apare în procesul de control sau inspecţie, în kg emisii /kg substanţă controlată, Qpcs - cantitatea de substanţă poluantă a soluluui ce apare în timpul operaţiilor de control sau inspecţie, în kg emisii /kg substanţă controlată; Mu - masa de substanţă controlată, în kg.
Observaţie! Celelalte etape din diagrama flux a proceseului tehnologic de realizare a unui produs au un impact mai mic asupra mediului, unele dintre ele au chiar impact zero. De aceea, pentru a cuprinde într-un mod cât mai eficient și concludent impactul lor asupra poluării mediului înconjurător, se poate lua un coeficient de poluare auxiliar Cpax,ce are o valoare dată de expresia:
Cpax =Cpe · (0,001…0,01) [kg emisii] (3.48) în care: Cpe este coeficientul de poluare introdus la elaborarea materialului din care este confecţionat produsul.
3.3. Determinarea coeficientului de poluare total Cpt
Cunoscând coeficienţii de poluare introduşi în fiecare etapă a procesului tehnologic de realizare a produsului se poate determina coeficientul de poluare total Cpt , cu relaţia:
în care: Cpp este coeficientul de poluare introdus la prepararea minereurilor; Cpe -coeficientul de poluare introdus la elaborarea materialului; Cps – coeficientul de poluare introdus la elaborarea semifabricatului; Cpcd – coeficientul de poluare introdus la operaţiile de curăţire, decapare, degresare; Cpm – coeficientul de poluare introdus la prelucrările mecanice; Cpap -coeficientul de poluare introdus la acoperirile de protecţie; Cptt - coeficientul de poluare introdus de tratamentele termice; Cprrr - coeficient de poluare introdus de reparare, recondiţionare, reciclare; Cpc- coeficient de poluare introdus de controlul (inspecţia) produsului; Cpax - coeficient de poluare introdus de celelalte etape ale diagramei flux a procesului tehnologic. În funcţie de mărimea coeficientului de poluare trebuie luate şi măsurile de prevenire sau de reducere a impactului asupra mediului, astfel:
- dacă Cpt>35Gu, poluarea este foarte gravă şi trebuie luate măsuri urgente de prevenire şi reducere a poluării;
- dacă 20Gn < Cpt 35Gu, poluarea este gravă, măsurile de prevenire şi reducere fiind absolut necesare;
- dacă 10 Gn < Cpt 20Gu, poluarea este mare şi se impun măsuri de prevenire şi reducere;
- dacă 5,0 Gu< C pt l0Gu, poluarea este medie fiind necesare planuri de prevenire şi reducere a poluării;
- dacă 1,0 Gu < C pt< 5,0 Gu , poluarea este în limitele de alertă, fiind necesare măsuri de reducere a poluării
- dacă Cpt Gu, poluarea este acceptabilă.
Ecotehnologie
174
S-a notat cu Gu - greutatea de material util, ce compune produsul final. Evident că această grilă este valabilă în majoritatea proceselor tehnologice
industriale. Există însă domenii în care valorile de comparaţie de mai sus se modifică substanţial funcţie de natura substanţelor poluante şi mai ales de efectele pe care substanţele poluante le au asupra mediului (efectul SO2 este diferit de efectul cianurii).
În întreaga lume poluarea a ajuns la cote alarmante, iar în unele zone ale lumii a devenit catastrofală. Cantitatea de deşeuri a ajuns la cote uluitoare, încât cineva de pe altă planetă ar putea crede că Terra este „locuită" de deşeuri.
Ne-am găsit duşmanii - aceia suntem NOI! Ne căutăm prietenii - sperăm să fim NOI! Pentru asta trebuie înţeles că PREVENIREA POLUĂRII este opţiunea pentru
menţinerea vieţii în acest secol sau dacă nu - dispariţia vieţii pe Terra.
