Elektronarzędzia czy narzędzia pneumatyczne?

Atlas CopcoWiertarki zasilane sprężonym powietrzem mają bardzo prostą budowę i małe wymiary

Obecnie trudno sobie wyobrazić ręczne wykonywanie otworów, szlifowanie czy cięcie elementów metalowych. Czy jednak elektronarzędzia stanowią jedyne rozwiązanie przy wykonywaniu tych czynności? Interesującą alternatywą dla elektronarzędzi są narzędzia pneumatyczne. Ich zastosowanie wymaga jednak posiadania instalacji sprężonego powietrza w warsztacie. Z reguły małe warsztaty wykorzystują niewielkie sprężarki przewoźne. Inwestycja w taką instalację jest jednak opłacalna w kontekście późniejszych kosztów utrzymania i konserwacji narzędzi.

Atlas CopcoSpecjalna wiertarka do wykonywania otworów w ramach pojazdów ciężarowych. Pozwala ona na wykonywanie otworów o średnicy kilkunastu mm w jednym przejściu. Tego typu narzędzie wydaje się niezbędnym wyposażeniem warsztatu zajmującego się montażem instalacji gazowych do dużych pojazdów użytkowych (montaż zbiorników gazu na podłużnicy)

Sprężone powietrze jest jednym z ważniejszych nośników energii we współczesnych stacjach obsługi samochodów. Coraz częściej profesjonalne instalacje sprężonego powietrza pojawiają się również w warsztatach zajmujących się montażem instalacji gazowych w samochodach. Nawet jeśli w warsztacie nie ma instalacji sprężonego powietrza jej wykonanie przy obecnie dostępnych technologiach montażowych nie stanowi większego problemu. Najważniejszy jest jednak dobór wielkości sprężarki do zapotrzebowania warsztatu na powietrze.

Atlas CopcoPorównanie wielkości silnika elektrycznego i pneumatycznego o tej samej mocy

Dlaczego narzędzia pneumatyczne?
Narzędzia pneumatyczne są znacznie bardziej efektywne, tzn. dysponują znacznie większą mocą, przy zdecydowanie mniejszych wymiarach i masie. Ocenia się, że narzędzie napędzane sprężonym powietrzem jest około 50% lżejsze od podobnego elektronarzędzia. Ułatwia to pracę operatora, jest ona znacznie mniej męcząca.

Ponadto narzędzia napędzane sprężonym powietrzem mają również jedną bardzo poważną zaletę, szczególnie istotną z punktu widzenia warsztatów montujących instalacje LPG - nie iskrzą. Związane z ich używaniem zagrożenie pożarowe jest znacznie mniejsze niż w przypadku elektronarzędzi, w których wykorzystuje się zjawisko komutacji, wywołujące iskrzenie szczotek na styku z obracającym się komutatorem.

Atlas CopcoSilnik turbinowy w szlifierce kątowej. Z uwagi na brak powierzchni trących powietrze musi być pozbawione oleju. Inne przyłącze zapobiega podłączeniu narzędzia do instalacji wyposażonej w naolejacze

Budowa narzędzi pneumatycznych
Głównym elementem narzędzia pneumatycznego jest bardzo prosty silnik napędowy. Najczęściej wykorzystuje się silnik łopatkowy lub turbinowy. Napęd od silnika jest przekazywany bezpośrednio na wrzeciono lub za pośrednictwem przekładni, np. w szlifierkach kątowych. Do uruchamiania narzędzia niezbędne jest jeszcze zastosowanie zaworu otwierającego przepływ powietrza. Jak widać ręczne narzędzia pneumatyczne są znacznie prostsze w budowie od elektronarzędzi, mniej awaryjne i znacznie prostsze w naprawie.

BoschElektryczna szlifierka kątowa Skill Masters o mocy 2,1 kW ma masę 6 kg, jej pneumatyczny odpowiednik Atlas Copco o takiej samej mocy ma masę grubo poniżej 2 kg (w zależności od modelu)

Stosowane w narzędziach pneumatycznych silniki łopatkowe wymagają smarowania. Z tego powodu w instalacji, przy gniazdach poboru powietrza stosuje się specjalne naolejacze, dozujące odpowiednią do danego odbiornika ilość oleju. Zupełnie inaczej jest z silnikami turbinowymi, w których nie występuje styk pomiędzy elementami ruchomymi. Z tego powodu narzędzia wyposażone w tego typu silniki nie wymagają smarowania, wręcz przeciwnie, aby prawidłowo działać muszą być zasilane czystym i suchym powietrzem.

Atlas CopcoZastosowanie narzędzi akumulatorowych jest czasami bardzo wygodne

Wyposaża się je w inne przyłącza, co eliminuje możliwość pomyłki i ich podłączenia do sieci wyposażonej w naolejacze.

Elektronarzędzia
Jako zaletę elektronarzędzi przede wszystkim wymienia się mniejsze koszty zakupu. Wybierając jednak uznane marki różnica w kosztach w stosunku do narzędzi pneumatycznych jest pomijalnie mała. Znacznie różnice występują jednak w kosztach utrzymania obu rodzajów narzędzi. Utrzymanie elektronarzędzi jest znacznie bardziej kosztowne, co wynika z ich zwiększonej awaryjności. Statystycznie elektronarzędzia ulegają awariom 5 krotnie częściej niż narzędzia pneumatyczne. Wynika to z dużo bardziej skomplikowanej budowy elektronarzędzi. Znajduje się w nich wiele części współpracujących ze sobą mechanicznie (np. komutator-szczotki), co dodatkowo komplikuje ich naprawę.

Zastosowanie elektronarzędzi jest czasami dużo wygodniejsze, szczególnie tych zasilanych akumulatorowo. Wkrętarki akumulatorowe, często wykorzystywane również jako wiertarki szczególnie przydają się w pracach montażowych prowadzonych we wnętrzu samochodu. Zapewniają one znacznie większą swobodę ruchów oraz możliwość operowania w ograniczonych przestrzeniach. Tego typu narzędzia są jednak dość ciężkie (ponad 1 kg z czego połowę stanowi akumulator). Podobne narzędzia pneumatyczne są znacznie lżejsze, mają również bardzo małe wymiary jednak ich zastosowanie w takich warunkach jest utrudnione, ponieważ wymagają ciągnięcia za sobą przewodu doprowadzającego powietrze.

Atlas CopcoKlasyczna sprężarka tłokowa oraz fragment instalacji sprężonego powietrza

Instalacja sprężonego powietrza
Przy projektowaniu instalacji sprężonego powietrza jednym z najważniejszych etapów jest dobór sprężarki (odpowiedni do zapotrzebowania dobór jej wydajności). Jest to bardzo istotne ponieważ sprężone powietrze jest jednym z droższych nośników energii. W procesie sprężania około 50% energii wytwarzanej przez silnik napędowy sprężarki jest zamieniane na ciepło. Oceny zapotrzebowania na sprężone powietrze dokonuje się w oparciu o wydajności poszczególnych urządzeń i narzędzi. Zarówno zbyt niska jak i zbyt wysoka wydajność sprężarki w stosunku do zapotrzebowania odbiorników jest ekonomicznie nieuzasadniona. Zbyt „mała” sprężarka będzie włączać się bardzo często, chcąc nadrobić niedobory wydajności. Sprężarka o zbyt dużej wydajności generuje wysokie straty pracując na biegu jałowym. Nie można również dobierać jej na granicy zapotrzebowania, zawsze musi być ona nieco większa, co wynika z zapewnienia konieczności pracy kilku urządzeń jednocześnie. Ocenia się, że wydajność sprężarki powinna być około 10% wyższa od wynikającej z zapotrzebowania narzędzi. Zapewnia to niezbędną rezerwę wynikającą z postępującego zużycia narzędzi i zanieczyszczenia instalacji. Jeśli planujemy rozbudowę obiektu (zwiększenie liczby odbiorników) stosuje się jeszcze wyższy zapas wydajności, aby uniknąć w niedalekiej przyszłości wymiany sprężarki.

Atlas CopcoŚrubowa sprężarka zintegrowana z osuszaczem powietrza i zbiornikiem powietrza wyposażona w system zmiennej wydajności, który dostosowuje jej parametry do obciążenia instalacji pneumatycznej. Pozwala on na zaoszczędzenie w całym okresie użytkowania do 22% energii elektrycznej w porównaniu ze sprężarką o stałej wydajności

Coraz częściej w instalacjach sprężonego powietrza wykorzystuje się również sprężarki napędzane silnikami o zmiennej prędkości obrotowej. Pozwala to na płynną regulację wydajności sprężarki w zależności od ilości podłączonych w instalacji odbiorników. Ocenia się, że w całym okresie użytkowania takiej sprężarki można zaoszczędzić do 22% energii w porównaniu ze zwykłym urządzeniem (o stałej wydajności).

We współczesnych instalacjach sprężonego powietrza najczęściej wykorzystuje się sprężarki śrubowe lub łopatkowe, które powoli wypierają stosowane dotychczas sprężarki tłokowe. Dzieje się tak z uwagi na konieczność zapewnienia odpowiedniej jakości powietrza w instalacji (powietrze sprężane przez sprężarkę tłokową zawiera duże ilości oleju, co wymaga stosowania odolejaczy). Sprężarki śrubowe lub łopatkowe są bezwzględnie wymagane w instalacjach pneumatycznych wykorzystywanych np. w warsztatach lakierniczych. Mają one znacznie mniejsze wymiary, są bardziej wydajne od tłokowych, włączają się zatem na znacznie krótszy czas (mniejsze zużycie energii), można zastosować mniejszy (tańszy) zbiornik powietrza, który wymaga mniejszej powierzchni zabudowy a tym samym mniejszego pomieszczenia sprężarkowni.

Atlas CopcoPrzykład zabudowy wyciszonej sprężarki i zbiornika powietrza bezpośrednio na hali serwisowej

Jeśli w warsztacie nie ma specjalnego pomieszczenia można zastosować sprężarkę w specjalnej dźwiękochłonnej obudowie, którą można ustawić bezpośrednio na hali serwisowej.

Dużym problemem w instalacjach pneumatycznych jest również obecność wody, która przedostaje się do niej razem z powietrzem. Dlatego instalacjach takich stosuje się specjalne osuszacze.

Podsumowanie
W powszechnej świadomości utarło się, że narzędzia pneumatyczne są znacznie droższe od elektronarzędzi. Z praktyki wynika jednak, że różnice te są niewielkie,, szczególnie w zakresie kosztów zakupu narzędzi. Większe koszty mogą wynikać jedynie z konieczności budowy instalacji sprężonego powietrza, jednak możliwe do wygenerowania oszczędności związane z niższymi kosztami eksploatacyjnymi są znaczące. Biorąc pod uwagę ich wyższą trwałość można śmiało powiedzieć, że są one znakomitym rozwiązaniem dla każdego warsztatu, w tym także dla firm zajmujących się montażem gazowych systemów zasilania.