masinstvo i zastita zivotne sredine

Seminarski Rad iz Mašinskih Elemenata II Decembar 2009

UVOD

Mašine, uređaji, energetski, tehnološki, proizvodni mašinski sistemi predstavljaju tehnička sredstva, pomoću kojih čovek koristi prirodne izvore energija i sirovina, olakšava i nadoknađuje ljudski rad, proizvodi korisne proizvode, trasportuje materijale i ljude, štiti i uređuje životnu sredinu, sakuplja i širi informacije. Sa gledišta efekata u životnoj sredini razlikujemo tri kategorije mašinskih sistema:

1. Mašinski sistemi, koji mehaničkim dejstvom, produkcijom otpadnih materija i otpadne energije deluju kao izvori degradacije i zagađivanja životne sredine (saobraćajne, energetske proizvodne mašine i sistemi).

2. Specifični mašinski sistemi koji služe za ograničavanje otpadnih materija i otpadne energije koja se oslobađa iz tehničkih izvora (pretežno iz drugih mašinskih sistema) u životnu sredinu (separatori i filteri emisija u vazduh, postrojenja za prečišćavanje ispirajućih i industrijskih otpadnih voda,uređaji za prigušivanje buke i vibracija i slično).

3. Specifični mašinski sistemi koji služe za održavanje čistoće vazduha i mikroklime u unutrašnjem stambenom i radnom prostoru (ventilacioni, klimatizacioni i grejni sistemi).

1


1. Karakteristike mašinskih sistema

Mašinski sistemi prema nameni, za svoju funkciju koriste sledeće fizičke ihemijske principe:• promenu i prenos energije (promenu jednog oblika energije u drugi npr. promenu toplotne energije u mehaničku u toplotnim turbinama, prenos toplote npr. prenos toplote kod izmenjivača kod hemijskih i energetskih sistema).• promenu i prenos materija (promene hemijskog sastava materija npr.kod prerade sirovina u hemijskoj proizvodnji, prenos gasnih, tečnih i čvrstih materija u separatorima, filterima za vazduh i vode).• mehanička prerada materija promenom oblika i veličine sastava, pri čemu ne dolazi do promene hemijskog sastava (obrada metala, drveta, prerada tekstilnih vlakana i sl.).• prenos i obrada informacija (u tehničkim sredstvima, informacionim sistemima i sistemima automatskog upravljanja).U opštem slučaju je moguće mašinu (mašinski sistem) okarakterisati kao mehanički sistem koji transformiše jednu vrstu energije u drugu ili sistem koji obavlja razne (radne) operacije.Pod uređajem podrazumavamo složeniji tehnički sistem koji ne obavlja rad, ali primenom fizičkih ili hemijskih delovanja postiže zahtevani učinak (npr. optički, merni, regulacioni, medicinski uređaji i dr.).Trend kod razvoja mašina vodi formiranju celina sa međusobno nadovezujućim principima promena, prenosa i prerada. Nastaju agregati, linijesistemi snabdeveni mernim i regulacionim uređajima i sistemima automatskog upravljanja. U opštem slučaju ove celine označavamo kao mašinske sisteme.Ako se oni koriste za realizaciju nekog tehnološkog procesa, to su onda tehnološki sistemi, a ako su namenjene za proizvodnju proizvoda, onda su to proizvodni sistemi.Kao primer jednog mašinskog sistema može se navesti energetski sistem za snabdevanje toplotnom energijom koji obuhvata:• kotao na čvrsto gorivo (promena hemijske energije goriva u toplotnu i njen prenos),• odvajanje čvrstih hemijskih neaktivnih čestica (pepela) iz paljevine (prenos materije, hemijska prerada materije ),• odvajanje gasnih primesa (sumpornog oksida, oksida ugljenika) iz paljevina (prenos; promena hemijskog sastava),• grejna tela, izmenjivači toplote (prenos toplotne energije), i• uređaji za merenje i automatsko upravljanje (prenos, prerada i obradainformacija).

Slika 1. Toplotna turbina - Primer promene jednog oblika energije u drugi (toplotne u mehaničku)

2


1.1 Glavne grupe mašinskih sistema

Prema nameni mogu se razlikovati glavne grupe mašinskih sistema:• toplotni energetski sistemi (sistemi za spaljivanje, kotlovi, toplotne turbine, nuklearni reaktori, izmenjivači toplote, toplotni energetski sistemi toplotnih i nuklearnih elektrana – toplana, kao i sistema za spaljivanje).• sistemi za hlađenje (kompresorski i apsorpcioni rashladni sistemi, toplotne pumpe, rashladni izmenjivači),• hidraulične i pneumatske mašine i sistemi (pumpe, vodene turbine, hidraulični mehanizmi, kompresori),• saobraćajna tehnika (motori sa unutrašnjim sagorevanjem, turbine, motorna vozila – automobili, traktori, motocikli, šinska vozila, brodovi),• avio tehnika (avioni, motori aviona),• precizna mehanika i optika (mehanički uređaji, elektromehanički, optički, optoelektrični, tehnika u zdravstvu),• mašine i sistemi za hemijsku, prehrambenu i potrošačku industriju (prerađivačke mašine, proizvodne mašine, i proizvodne linije prehrambene, hemijske i potrošačke industrije),• mašine i sistemi proizvodnog mašinstva (mašine alatke za obradu rezanjem, prese, mašine za livenje i zavarivanje, industrijski roboti i manipulatori),• tekstilne mašine (mašine za praonice, tkačnice, pletionoce i proizvodnju konfekcije),• transportne i građevinske mašine (dizalice, kranovi, liftovi, građevinske mašine za zemljane radove, za gradnju i održavnje puteva, mašine za osnivanje gradilišta i proizvodnju građevinkihelemenata, mašine za podzemne radove i za površinske i jamske kopove),• poljoprivredne mašine (mašine za obradu zemlje i distribuciju masa, mašine za zaštitu biljaka, mašine za sakupljanje biljaka),• tehnička zaštita životne sredine (mašine i sistemi za ograničavanje i korišćenje otpadnih materija i otpadne energije i filterski sistemi za emisije u vazduh, postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, sistemi za preradu čvrstog otpada, sistemi za snižavanje buke i vibracija, sistemi za korišćenje alternativnih izvora energije, mašinski sistemi za regulisanje čistoće vazduha i mikroklime u unutrašnjoj sredini, samosistemi za provetravanje, klimatizaciju i grejanje).

1.2 Funkcije mašinskih sistema u životnoj sredini

Mašinski sistemi, slično kao i drugi tehnički sistemi, karakterišu se svojom namenskom funkcijom i funkcijom u životnoj sredini (tzv. primarnom i sekundarnom funkcijom). Aspekti koji se odnose na namensku – primarnu funkciju mašinskih sistema, odavno su savladani. Sve više pažnje se posvećuje funkcijama ovih sistema u životnoj sredini - sekundarnoj funkciji. Pri tome je sveprisutnija potreba da se funkcije vezane za životnu sredinu svrstaju u primarne funkcije i da sa namenskim funkcionišu u interaktivnom skladu. Iz prakse proizilazi da osnovni i najveći deo opterećenja životne sredine, direktno ili indirektno, izazivaju mašinski sistemi (proizvodnjom poizvoda). Glavni razlozi ove nepovoljne situacije mogu biti razni. Procesi promene i prenosa energija i materija, procesi mehaničke prerade materija u mehaničkim sistemima, uvek su praćeni otpadom. Energetske promene i prenosi se realizuju sa efikasnošću manjom od 100 %. Izgubljenaenergija u tom slučaju opterećuje životnu sredinu (npr. izgubljena toplotna energija kod proizvodnje električne energije u termoelektranama). Promenom električne energije za pogon mašina (npr. mašina alatki u proizvodnim halama) nastaje toplotno opterećenje unutrašnje sredine. Promena hemijskog sastava materije praćena je nastankom sporednih (otpadnih) materija, često sa većimnegativnim uticajem na životnu sredinu, nego što je imala polazna supstanca materija (npr. nastanak sumpornog oksida kod sagorevanja “sumpornog” uglja). Kod mehaničke obrade materijala nije uvek moguće u potpunosti iskoristiti osnovni materijal, te nastaje otpad, koji ne može uvek biti u potpunosti recikliran. Kvalitet mašinskih sistema, sa gledišta njihove sekundarne funkcije u životnoj sredini, ne odgovara u mnogim slučajevima savremenim zahtevima u vezi sa zaštitom životne sredine. Mašinski sistemi se široko koriste u svim oblastima ljudskog rada, u industriji, građevinarstvu, poljoprivredi, u službama građanstva u stambenim i zajedničkim objektima. Mnogi sistemi su svojom

3


koncepcijom i tehničkim nivoom rešenja zastareli i ne odgovaraju higijenskimpropisima, odnosno propisima za zaštitu životne sredine. Neodgovarajuće korišćenje mašinskih sistema tj. greške i nedostaci za njihovu potpunu (primarnu) funkciju vode ka degradaciji i zagađivanju životne sredine. Kao primer se može navesti nepravilno doziranje hemijskih sredstava kod tretiranja – zaštite biljaka poljoprivrednim mašinama, neispravno eksploatisanje sagorevajućih sistema (kotlova, energetskih sistema, automobilskih motora), kvarovi sistema za filtriranje emisija u vazdušnu sredinu,kvarovi funkcija postrojenja za prečišćavanje industrijskih i otpadnih voda i slično. Narušavanje eksplotacione discipline i tehnički kvarovi mogu dovesti do havarija sa posledičnim mehaničkim (destruktivnim) dejstvima i produkcijom otpada u životnu sredinu. Mašina, mašinski sistem, kao antropogena komponenta životne sredine, deluje interaktivno na čoveka i druge komponente životne sredine svojim mehaničkim, materijalnim, funkcionalnim i estetskim faktorima. Uzajamna dejstvaizmeđu mašine, ostalih komponenata životne sredine i čoveka prikazuje sl. 2. Kao primer za konkretizaciju moguće je navesti automobil. U automobilu na čoveka direktno deluju ergonomski faktori (uticaj oblika sedišta, razmeštaj upravljačkih elemenata, komandi) i oscilatorni procesi(vibracije, buka). Posredstvom drugih komponenti sredine (vazduha) čovek je u automobilu pod uticajem izduvnih emisija automobilskog motora (gasovi CO i NOx), buke i mikroklimatskih faktora koji su rezultat delovanja sistema grejanja (respektivno klimatizacije i spoljašnje klime). Posredstvom vazduha na čoveka (građanina) u okolini automobila deluju buka i izduvne emisije. Kod upravljanja automobilom, čovek promenom režima rada motora utiče na izduvne emisije, buku i vibracije. Mikroklimatske faktore uslovljava čovek upravljanjem jačinom grejanja, odnosno klimatizacije.Izduvne emisije automobila deluju kroz vazduh na druge komponente životne sredine, pre svega na floru u blizini saobraćajnica (kamilica, zova i druge biljke u blizini saobraćajnica sadrže povećane koncentracije Pb2+, Cr6+ i drugih toksičnih teških metala i štetnih supstanci).Čovek kao konstruktor, projektant kod projektovanja automobila, utiče na produkciju izduvnih emisija i buke, pri čemu je delovanje čoveka na prirodne komponente ograničeno i odnosi se na odstranjivanje posledica devastacije flore.

Slika 2. Odnosi u sistemu: mašina - komponente životne sredine - čovek

Detaljnije je moguće posmatrati funkciju mašina u životnoj sredini pomoćusistema prenosa:izvor ⇒ polje prenosa ⇒ objekatgde izvor i objekat može biti čovek i bilo koja komponenta životne sredine. U ovom sistemu većina mašinskih sistema svojom proizvodnjom otpadne energije, otpadnih materija i mehaničkim uticajima, predstavlja izvor koji deluje kroz polje prenosa (vazduh, vodu, zemljište) na objekte.Specifični mašinski sistemi (npr. postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda), svojom funkcijom u polju prenosa, služe ograničenju toka otpadne energije i otpadnih materija iz izvora na objekte, kao i na uređivanje stanja životne sredine – čistoće vazduha i mikroklime (sistemi provetravanja,klimatizacije, grejanja). Direktni odnos mašine i čoveka (koji rukuje i upravlja mašinom) jepredmet posebne ergonomske analize.

4


1.3 Mašina – izvor otpadnih materija i “otpadne” energije

Delovanje mašinskih sistema u industriji, energetici, saobraćaju, poljoprivredi i službama za stanovništvo na životnu sredinu, može se odnositi na više osnovnih problemskih oblasti:• vazduh,• voda,• sredstva za hlađenje i podmazivanje,• čvrsti otpad,• buka, vibracije,• radioaktivno i elektromagnetno zračenje i druge.Kao abiotički antropogeni izvori degradacije životne sredine, mašine utiču na vitalne komponente životne sredine i deluju na čoveka. Nacionalna i međunarodna legislativa (ugovori, zakoni) vode ka snižavanju savremene produkcije otpadnih materijala i ¨otpadne¨ energije. Analiza emisionih i imisionih podataka u navedenim problemskim oblastima omogućuje da se mašinski sistemi uređuju kao celine, a takođe i da se odredi grupa uređaja koji su sa gledišta degradacije životne sredine odlučujući.

2. Zagađenje vazduha

Glavni izvori zagađivanja vazduha su:• stacionarni procesi sagorevanja (proizvodnja električne energije, industrijski kotlovi, zagrevanje stambenih i industrijskih objekata).• saobraćajni sistemi (automobili, avioni, šinska vozila, brodovi).• industrijska preduzeća (svi procesi sagorevanja u metalurgiji, proizvodnji plastičnih masa, u industriji cementa, rafinerijama nafte, saobraćaju i skladištenju).• prerada čvrstih otpada.• ostali izvori (pretežno manjeg obima u proizvodnji i službama za građanstvo).Glavni zagađujući elementi, koji se emisijom oslobađaju u vazduh industrijski najrazvijenijih zemalja su:• aerosoli, pretežno čvrste, delimično tečne agregacije• sumporni oksidi SOx (pretežno SO2, delimično SO3)• azotni oksidi NOx (pretežno NO, NO2), organske materije, pre svega ugljovodonici CxHy

• ugljen monoksid CO• teški metali - kadmijum, olovo, hrom, bakar, cink i druge Limitirajuće ili granične vrednosti emisije ili imisije zagađujućih

Slika 3. Glavni zagadjivači vazaduhamaterija u vazduhu su određene standardima. Pored delovanja materija koje, pre svega, zagađuju slojeve atmosfere iznad zemlje, poslednjih godina dolazi do atmosferskih promena, globalnog otopljavanja u atmosferi i narušavanja sloja stratosferskog ozona. Ove promene su uslovljene povećanjem koncentracija nekih gasova, koji se nalaze u atmosferi u vrlo malim koncentracijama, ali su vrlo uticajni na uslove života na zemlji.Među njih pre svega spadaju:• ugljen dioksid CO2,

• azot oksid NOx (NO, NO2)• metan CH4,

5


• halogeni ugljovodonici CFC, HCFC, HFC (freoni).Izvori i ovih materija su tehnički uređaji - sistemi za spaljivanje, motori, rashladni sistemi, raspršivači i sl. Osnovne energije koje ”kontaminiraju“ vazduh ili se prenose njime su:• toplotna energija i• akustička energija.Nasuprot tome da se mehanička energija mašina najčešće menja u toplotnu i akustičku energiju, prenos toplote sa mašinskih sistema ima značajanuticaj na toplotno zagađivanje atmosfere. Iz glavnih energetskih izvora (elektrana) toplota se u atmosferu odvodi isparavanjem vodene pare u rashladnim tornjevima, što prouzrokuje zagađenjeatmosfere produkovanom parom (sa lokalnim posledicama na klimu u zavisnosti od metereoloških uslova). Ozbiljniji problem u atmosferi je produkcija CO2 koji, kao takav, izaziva efekat “staklene bašte” i deluje na povećanje globalne temperature atmosfere zemlje. Topla voda iz rashladnih sistema elektrana i industrijskih preduzeća (npr. fabrika celuloze) u površinske vode, predstavlja direktno, ozbiljno zagađenje životne sredine sa lokalnim dejstvom. Atmosferom - vazduhom se prenosi iakustična energija koja značajno zagađuje životnu sredinu.

2.1 Zagađenje voda

Prema poreklu vode se dele na:• prirodne (atmosferske, podzemne, površinske)• otpadne (komunalne, industrijske)

2.1.1 Otpadne vode

Vode koje se odvode nakon primene, sa pogoršanim osobinama pod dejstvom antropogene aktivnosti, nazivaju se otpadne. Dele se na:• komunalne vode – iz domaćinstva, javnih zgrada, socijalnih ustanova, zavoda (kuhinja, toaleta, kupatila, umivaona),• industrijske vode – tečni otpadi, koji nastaju kod prerade sirovina, vode zaprljane u proizvodnim procesima i poljoprivrednoj proizvodnji,• gradske vode – vode, koje teku u gradskoj kanalizaciji, tj. Mešavina komunalnih i industrijskih otpadnih voda. Sadržaj zagađujućih materija u otpadnim vodama pre njihovog ispuštanja u recipiente (obično površinskih

Slika 4. Pomor ribe koji izazivaju otpadne vode

vodenih tokova), ne sme prekoračiti Maksimalno Dozvoljene Koncetracije (MDK).Kod komunalnih voda i gradskih otpadnih voda MDK zagađenja zavisi od izvora zagađenja – odnosno prema broju Ekvivalentnih Stanovnika (ES). Podatak ES pokazuje specifično zagađenje BPK5, produkovano jednim stanovnikom na dan. Zagađujuće organske materije u komunalnim vodama su pretežno fekalnog porekla. Neorganske materije predstavljaju: hloridi, natrijum, kalijum i neorganskioblici azota. Povećanje neorganskih materija potiče iz fekalnih otpadnih voda, kuhinjskih otpada, sredstava za čišćenje i pranje kao i pranja prljavih ulica i javnih prostora. Čišćenje ispirajućih voda se realizuje biološkim procesima u gradskim postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda. Industrijske otpadne vode imaju (za razliku od komunalnih voda) vrlo različit sastav u zavisnosti od vrste tehnologije. Sa ovog gledišta ih delimo na vode sa:• pretežno neorganskim zagađenjem i• pretežno organskim zagađenjemPokazatelji industrijskih otpadnih voda (MDK) određene su normativima na bazi prerađenih sirovina i tehnološkog procesa proizvodnje. U glavne grupe proizvodnje spadaju:

6


• vađenje (crpljenje) i prerada ruda (uključujući i rude urana), • vađenje (crpljenje) i prerada uglja (uključujući fabrike za briketiranje itoplane),• toplane i elektrane (uključujući i prečišćavanje voda),• metalurška proizvodnja (čelik, obojena metalurgija),• mašinska i elektrohemijska proizvodnja (mašinska obrada, površinskazaštita materijala),• hemijska industrija (rafinerija nafte, petrohemija, skladišta naftnihmaterijala, proizvodnja celuloze, papira i drugi hemijski proizvodi),• potrošačka proizvodnja (tekstili, stakla, keramike),• prehrambena industrija (mlekare, pivare, prerada mesa, alkohola,kvasca, skroba) i druga.

3. SHP sredstva kao fluidni industrijski otpad

Sredstva za hlađenje i podmazivanje (SHP) su fluidi koji se primenjuju u procesu obrade metala rezanjem i deformisanjem, sa ciljem da obezbede podmazivanje, odnosno smanjenje trenja između alata i obratka, hlađenje, odnosno odvođenje toplote generisane tokom procesa obrade i ispiranje i transport strugotine. Pored navedenih primarnih zahteva, SHP sredstva treba da ispune iodređene sekundarne zahteve, kao što su: postojanost na visokim temperaturama, otpornost na mikroorganizme, antikoroziona svojstva, određeno ponašanje pri čišćenju, ponašanje pri prisustvu stranih ulja, ponašanje pri mešanju (voda/ulje), pH – vrednost, odsustvo negativnog dejstva na zdravlje radnika, odsustvo negativnog dejstva na životnu sredinu i dr. Gotovo sva SHP sredstva mogu se svrstati u jednu od sledeće četiri vrste:

1) ulja za rezanje i deformisanje (mineralna ulja, masna ulja, mešavine ulja)

2) sintetička (hemijska) SHP sredstva (sadrže vodu i malo ili nimalo mineralnih ulja)

3) uljne emulzije (disperzije dve uzajamno nerastvorljive tečnosti, npr. ulja i vode)

4) gasna SHP sredstva (vazduh pod pritiskom, emulziona ili uljna magla, ugljen-dioksid (CO2), argon (Ar) i azot (N2)).

Ispunjavanje velikog broja različitih, kako primarnih tako i sekundarnih zahteva koji se postavljaju pred SHP sredstva, ostvaruje se dodavanjem različitih dodataka – tzv. aditiva. Pod aditivima se podrazumevaju različite supstance i jedinjenja koja se dodaju SHP sredstvima sa ciljem da: obezbede karakteristike koje određeno SHP sredstvo ne poseduje, da pojačaju određene karakteristike koje određeno SHP sredstvo već poseduje ili da potisnu (spreče) određene nepoželjne osobine SHP sredstva. Aditivi predstavljaju vrlo značajan segment pri izučavanju zdravstvenih i ekoloških aspekta SHP sredstava, jer su često upravo aditivi ti koji negativno utiču na zdravlje čoveka i životnu sredinu. U zavisnosti od svoje uloge, aditivi se mogu podeliti u nekoliko grupa Načini primene SHP sredstava pri obradi metala skidanjem strugotine se razlikuju u zavisnosti od vrste obrade, dimenzija obratka, materijala obratka i sl. Najčešći načini primene SHP sredstava su: primena širokim mlazom(potapanjem), sprejna primena i primena usmerenim mlazovima (slika 5).

7


a) b) c)

Slika 5. Načini primene SHP sredstava: a) primena širokim mlazomb) sprejna primena c) primena usmerenim mlazovima

3.1 Prečišćavanje SHP sredstava

S obzirom da je jedan od primarnih zahteva koji se postavljaju SHP sredstvima - transport strugotine, neminovno je da određena količina strugotine dospe u SHP sredstvo. Pored strugotine, tokom procesa rezanja, u SHP sredstvo dospevaju i drugi strani materijali, kao što su: opiljci, strana ulja (mašinsko, hidraulično), grafit itd. Ovi strani materijali ostavljaju negativne posledice na tehničke karakteristike SHP sredstava. Zbog svega navedenog, neophodno je vršiti prečišćavanje zaprljanog SHP sredstva.

Slika 6. Centrifugalno prečišćavanje SHP sredstava

4. Čvrsti otpad

Otpad nastaje kod vađenja sirovina za potrebe industrije, kod proizvodnje energije, u građevinarstvu, u poljoprivredi, domaćinstvu i kod ostalih svakodnevnih aktivnosti čoveka. Statističkim istraživanjima od 1982. do 1987. godine, dokazano je da se, u nekim srednje razvijenim industrijskim zemljama,broj različitih otpadnih materija kretao do 500. Iako se pod opštim pojmom otpada mogu svrstati otpadne materije i otpadne energije, u opštem slučaju ovaj pojam se odnosi na sledeće otpadnematerije:• otpadne i posebne vode,• materije koje zagađuju vazduh (atmosferu),

8


• otpad skupocenih metala,• radioaktivni otpadi,• otpadi koji se odlažu u podzemnim prostorijama,

• odvodi, deponije, itd.Raspolaganje sa ovim otpadima određuju posebni zakoni. Otpadne materije prema stanju mogu se podeliti na čvrste, tečne i gasovite materije. S obzirom na tehnologije prerade, pod čvrstim otpadom podrazumevamo bilo koji čvrsti otpad uključujući i kašaste materije i stara prerađena ulja, tj. sve osim gasovitih otpada koji odlaze u

Slika 7. Deponije cvrstog industrijskog odpada

atmosferu i vodu i otpadne vode. U literaturi postoje različiti podaci o količini otpada. Ovi podaci nisu formirani na bazi neke jedinstvene metodike, a ujedno i veliki broj vrsta otpada znatno smanjuje pouzdanost.

4.1 Vrste otpada

U smislu “Zakona o postupanju sa opasnim materijama” (Službeni glasnik R. Srbije br.25/96) otpadne materije jesu materijali koji nastaju tokom obavljanja proizvodne, uslužne ili druge delatnosti, predmeti isključeni iz upotrebe, kao i otpadne materije koje nastaju u potrošnji, a mogu se neposredno ili uzodgovarajuću doradu i preradu upotrebljavati kao sirovine u proizvodnji ili kao proizvodi (u daljem tekstu otpad). Otpadom, u smislu ovog zakona, smatraju se i materijali koji nemaju upotrebnu vrednost. Postoje razne podele otpada, a po jednoj od njih otpad se deli na:opasan, poseban i ostali otpad.

Opasan otpad je poseban otpad koji svojim osobinama može biti ili je opasan za zdravlje stanovništva ili životnu sredinu.

Poseban otpad je vrsta otpada koja zahteva poseban tretman kod raspolaganja sa njim, iz društveno privrednih razloga ili zaštite životne sredine.

Ostali otpad je vrsta otpada koja obuhvata sav ostali manje štetan otpad. U zavisnosti od porekla, otpadi se mogu grupisati na sledeći način:1. Otpadi biljnog i životinjskog porekla (otpad od hrane, stočna hrana, otpad iz biljnih i životinjskih masnih produkata, otpad iz hrane, otpad iz ishrane životinja, otpad kože, biljni otpad, otpad celuloze ipapira itd.).2. Otpad mineralnog porekla, uključujući i procese oplemenjivanja (otpad iz ruda, energetike i mašinstva bez metalnih elemenata, otpad sa sadržajem metala – gvožđa, drugih metala, muljevi sa sadržajem metala).3. Otpadi iz hemijskih procesa (oksidi, hidroksidi, soli, kiseline, otpad sredstava za zaštitu biljaka i protiv štetočina, farmaceutski otpad, otpad prerade i korišćenja nafte, procesa oplemenjivanja uglja, Otpad iz transporta nafte i gasa, otpad iz organskih rastvarača, namaznih masa, lepila, gita, otpadi plastičnih masa i tekstilni otpad).4. Radioaktivni otpad (otpad kod vađenja i prerade rude urana).5. Otpad iz naselja (komunalni otpad, otpad iz pripreme vode, prečišćavanja otpadnih voda i održavanja vodenih tokova, otpad iz zdravstvenih ustanova). Prethodni pregled govori o širokom spektru otpadnih materija i raznolikosti izvora njihovog nastajanja. To su procesi promene i prenosa materije, mehaničke prerade materija i procesi promene i prenosa energije. Do produkcije otpada odstrane mašinskih sistema, dolazi sa jedne strane direktno u proizvodnji (proizvoda, energije), a sa druge strane posredno kod korišćenja proizvoda. Ukupno gledano, čvrsti otpad se može podeliti na:• industrijski,• komunalni,• poljoprivredni,

9


• ostali otpad.Sastav industrijskog otpada zavisi od vrste industrije. Značaj smanjivanja štetnog dejstva industrijskih otpada ne proizilazi samo od njihove količine, odnosno mase. Mnogo otpada nije moguće preraditi bez prethodne mehaničke ili hemijske prerade. Nove probleme donosi, na primer, razvoj

automobilske industrije (uništavanje olupina, starih guma, ulja, akumulatora, itd.) i ograničavanje proizvodnje i primene freonskih materija (smanjivanje štetnog dejstva freonskih rashladnih sistema, uništavanje izbačenih rashladnih sistema). Od otpada koji se može dalje preraditi ili na neki drugi način iskoristiti, moguće je stvarati sekundarne sirovine.

Slika 8. Primer opasnog hemijskog otpada („Zvezda-Hellios“,Gornji Milanovac)

Otpad od kojeg se mogu praviti sekundarnesirovine ostaje otpad sve do njegove prerade i podleže zakonskim zahtevima u vezi rukovanja (ophođenja) sa otpadom. Za daljno korišćenje otpada prioritet treba dati čeličnom otpadu, otpaduobojenih metala, otpadu iz građevinarstva, pepela elektrana, šljaka iz visokih peći i drveta.

Komunalni otpad čine: otpadi stanovanja, društvenih ustanova (škole, hoteli, administracija i sl.) i tehničkih sistema (otpadne korpe, čišćenje saobraćajnih komunikacija-ulica itd.). Sa aspekta strukture to su: viškovi jela, kuhinjski otpad, otpad od papira, ambalaža, pepeo, plastika, drvo, koža, krpe, staklo, metali. Ostali otpadi ove vrste su sa gradskih zelenih i rekreacionih površina, bašta i saobraćaja (ambalaža ulja, autokozmetika, ulja, pneumatike). Sa trendom porasta na značaju dobija kabasti otpad koji nastaje uništavanjem stare opreme stambenog prostora (nameštaj, šporeti, mašine za pranje, bojleri i sl.).

Poljoprivredni otpad, u zemljama sličnim našoj, procenjuje se na 15 % od ukupne količine otpada. Pre svega se radi o otpadu iz poljoprivredne proizvodnje koji se ne može vratiti u zemlju uobičajenim metodama (otpadi sa farmi koji obuhvataju ne samo fekalije, već i otpad iz proizvodnog procesa koji je u vezi sa životinjskom proizvodnjom – otpad kod proizvodnje stočne hrane i kod klanica). Takođe su bitni i otpadi iz prehrambene industrije.

4.2 Upravljanje otpadom

U osnovne načine korišćenja i smanjivanja štetnog dejstva čvrstog otpada spadaju:1. reciklaža,2. zakopavanje,3. kompostiranje,4. spaljivanje,5. piroliza.Cilj upravljanja otpadom je njegov tretman u cilju minimiziranja štetnih dejstava na životnu sredinu. Kod korišćenja otpada kao sekundarne sirovine, sledeće dobre osobine na životnu sredinu se mogu istaći:• smanjuje se štetno dejstvo otpada na životnu sredinu,• štede se prirodni izvori sirovina i energije i na taj način i životnasredina,

10


• smanjuje se opterećenje (zagađivanje) životne sredine otpadnim materijama i energijom kod prerade primarnih sirovina.

Reciklaža otpada predstavlja ponovno ili sledeće korišćenje proizvodnih, preradljivih i upotrebljivih otpada bez obzira na mesto ili vreme njihovog nastanka ili primene. Prema prvobitnom shvatanju, pod reciklažom se podrazumevalo vraćanje otpada u proces u kojem su nastali. Reciklaža se realizuje pomoću tehnologija za reciklažu – proizvodnih procesa koji menjaju otpad u sekundarnu sirovinu. Tehnologija sa malim otpadom - malootpadna tehnologija, je proces kod kojeg je, korišćenjem primarnih sirovina i energije, nastanak otpada minimiziran i ne dolazi do poremećaja životne sredine. Pojam ″malootpadne″ tehnologije je značajniji za proizvodne procese, označavane još i kao bezotpadne (bezotpadni proizvodni i energetski procesi u praksi nisu mogući). Drugi bliski pojmovi su čista tehnologija, ekološki orijentisana tehnologija, itd.

Zakopavanje je najstariji način uništavanja otpada. U evropskim zemljama se jamira 40 – 90 % svih otpada. Plansko zakopavanje se i danas smatra za ekološki i ekonomski odgovarajuću tehnologiju. Uslov je da jama bude pravilno izolovana od gornjeg nivoa. Za razliku od spaljivanja posebnognesortiranog otpada, eventualno narušavanje životne sredine se ne remeti drastično, a kod kvalitetnih jama ne bi trebalo do njega da dođe. Ukoliko spaljivanje treba da bude ekološko, ono zahteva efikasnu filtraciju emisija (gasova i čvrstih čestica). Zahvaćeni pepeo u filtrima sadrži elemente (teškemetale) i mora se smeštati u specijalne jame.

Kompostiranjem se u zemljište vraća organska materija i hranjive materije neophodne za rast biljaka. Ako otpad (čvrst kućni otpadi, kanalizacioni muljevi) ne sadrži nepogodne primese (npr. masti, plastične mase), u većim koncentracijama sadrži elemente (natrijum, mangan i druge) i eventualno teške metale (hrom, bakar, nikl i druge). Njihovo kompostiranje je vrlo pogodan način za iskorišćavanje njihovog dejstva. Tehnologija kompostiranja obuhvata mašinske sisteme i uređaje za drobljenje, sortiranje, separaciju, vlaženje, mešanje, dovođenje vazduha i zrenje komposta.

Spaljivanje je destruktivni proces kojim se smanjuje zapremina otpada. Većina hemijskih i bioloških materija se razlaže i prelazi u relativno manje štetne materije u pepelu i u paljevinama. Kod spaljivanja (uz pomoć dodatnog goriva za stabilizaciju procesa sagorevanja), dolazi do oksidacije čvrstih i tečnih otpada koji sadrže ugljenik do ugljendioksida, vode i pepela. Druge hemijske materije u procesu spaljivanja mogu produkovati štetne emisije koje treba selektovati ili iste materije pre spaljivanja izdvojiti. Praktično sve izlaze kod peći za spaljivanje otpada (gasne emisije, pepeo, šljaka itd.) je neophodno kontrolisati zbog mogućih negativnih dejstava na životnu sredinu.

Piroliza je toplotna prerada otpadnih materija u piroliznoj peći (na temperaturi od 250°C do 1650°C) bez prisustva vazduha ili kod ograničenog prisustva vazduha i kod sniženog atmosferskog pritiska. Rezultat piroliznog razlaganja su tečne materije (pirolizno ulje) i gasne materije (pirolizni gas). Ove materije je moguće iskoristiti kao sekundarnu sirovinu (za proizvodnju benzola, toluena i slično). Pored toga, oni se mogu efikasno (bez izrazite emisije) spaljivati u kotlovima za proizvodnju toplotne energije. Većina teških metala prelazi u čvrste pirolizne viškove i nije sadržana u emisijama. Piroliza je perspektivna tehnologija, pre svega za eliminisanje štetnog dejstva rizičnih otpada.

5. Buka i vibracije

Pod bukom podrazumevamo svaki zvuk, koji deluje na čoveka neprijatno, uznemiravajuće i štetno. Taj isti zvuk pod raznim okolnostima može delovati prijatno ili neuznemiravajuće. U suštini postoje dva izvora buke:1. Vibrirajuće površine mašina i tehnoloških sistema, zgrada i drugih predmeta (izvor buke su neuravnoteženi rotirajući delovi mašina, kotrljajni ležajevi, zupčasti mehanizmi kod naglog ubrzanja). Nastajanje buke se obavlja po principu mehaničkog oscilovanja tela.2. Neprekidno strujanje tečnosti, posebno kod relativno većih brzina strujanja (ventilatori, rejaktori, izduvavanje i usisavanje klipnih mašina itd), tj. aerodinamička buka, koja nastaje kod kretanja čvrstog tela gasnom ili tekućom sredinom, ili obrnuto, kretanjem tečnosti u čvrstim telima. U mnogim slučajevima različiti mašinski sistemi produkuju akustičnu energiju iz oba gore navedena razloga (npr.

11


ventilatori). Zvučni talasi se od izvora do čoveka šire ili direktno vazduhom, ili preko mašinske, odnosno građevinske konstrukcije i dalje opet vazduhom. Pod vibracijama podrazumevamo širenje zvuka po čvrstim materijalima. Izvori vibracija su isti kao i izvori buke. Kod smanjivanja vibracija se smanjuje i akustična energija produkovana oscilirajućim površinama mašina i konstrukcija. Ukoliko za snižavanje buke postoje razlozi, pre svega fiziološki (zaštita sluha čoveka), za snižavanje vibracija su razlozi ne samo fiziološki (ograničavanje direktnog prenosa vibracija iz pneumatskih mašina, mašina alatki i slično), već i konstrukcioni, jer vibracije mogu prouzrokovati i oštećenja mašinskih sistema ikonstrukcija. Buka, kao aspekt štetnog delovanja na čoveka, deluje najčešće preko njegovog organa sluha. Kod većih inteziteta buke, prenos buke se manifestujekosturom lobanje. Organ za sluh je tako uređen da osećaj sluha čoveka nije direktno proporcionalan intezitetu zvuka, respektivno akustičnom pritisku u sredini. Subjektivno čulo prema Weber–Fehnerovom fiziološkom zakonu je proporcionalno logaritmu akustičnog podsticaja (akustičnom pritisku). Ova pojava je osnova za vrednovanje zvuka u decibelima (dB).

5.1 Izvori buke

Buka mehaničkog porekla nastaje pri kretanju mehanizma sa promenljivim ubrzanjem, neuravnoteženošću rotora, periodičnim udarima raznih mehanizama , trenjem u kotrljajnim ležajevima i slično. Kao primer može se navesti buka zupčastih prenosnika, koji je kod mnogih saobraćanih sistema pretežan izvor. Buka prenosnika tramvaja i autobusa dostiže npr. 85 dB, turbokompresora i od 100 dB. Ovde buka nastaje postepenim sprezanjem zuba, kada dinamičke sile pobude pojedine delove prenosnika. Vibracije se prenose na kućište i emituju površinom kao buka prenosnika. Pojavu dinamičkih sila nije moguće sprečiti, moguće je samo prigušiti vibracije kod prenosa i emisije. Pored kontinualnog dela spektra buke, pojavljuju se diskretne oscilacije koje odgovaraju zahvatu pojedinih zuba ili druge oscilacije (oscilacije zupčastih venaca zupčastih prenosnika, rezonantne oscilacije kućišta i poklopca i rezonantne oscilacije vazdušne zapremine kućišta).

Buka, izazvana aerodinamičkim dejstvima, nastaje kod turbulencije ili pri pulsirajućem isticanju vazduha i gasova iz otvora i dizni u okolinu. Takođe nastaje kod nestacionarnog strujanja tečnosti kod obstrujavanja rebara, lopatica, mreža kod turbulentnog strujanja u graničnom sloju i kod kretanja čvrstog tela utečnostima, kod sagorevanja itd. Kao primer produkcije buke, koji nastaje aerodinamičkim dejstvima, može se navesti buka ventilatora. Nivo akustične snage ventilatora u usisnom i izduvnom grlu određen je samoempirijskom zavisnošću (jednačinom) samo od protoka transportovanog medijuma (m3s-1) i ukupnog trasnportnog pritiska ventilatora (Pa). Produkciju aerodinamičke buke nije moguće sniziti ukoliko treba da budu održani parametri protoka i transportnog pritiska ventilatora. Ograničavanje aerodinamičke buke je moguće instalacijom prigušivača buke. Kod snižavanja broja obrtaja dolazi i do snižavanja mehaničkog oscilovanja kućišta ventilatora, a time se snižava emisijabuke mehaničkog porekla. Ovom izrazito doprinosi primena kliznih ležišta umesto kotrljajnih. Neophodan uslov za sniženje mehaničkog oscilovanja je dinamičko uravnoteženje rotora ventilatora. Kod radijalnih ventilatora se pojavljuju i diskretne komponente u frekventnom spektru buke, određene brojem prolaza lopatica u blizini prelaza spiralnog kućišta u izduvno (potisno) grlo.

1-buka motora, 2-buka ventilatora, 3-usisna buka, 4-izduvna buka,5-buka hidraulike,6-buka transmisije, 7-strukturalna buka

Slika 9. Izvori unutrašnje buke poljoprivrednih traktora

Izolacija i prigušenje buke i vibracija na mašinama alatkama jedan od uspešnih načina izolovanja vibracija je instalisanje mašina na podlogama koje svojim prisustvom redukuju protok

12


energije na susedne objekte i životnu sredinu. U ovom slučaju vibroizolaciono sredstvo - “vibroizolator”, jespecijalni deformabilni element čija je krutost srazmerno manja od krutosti elemenata vibro aktivnog sistema. U globalnom smislu, sistemi aplikovani u funkciji izolovanja vibracija mogu se podeliti na “aktivne” i “pasivne”.• Aktivni sistemi vibroizolacije, podrazumevaju sisteme koji se pridodaju pobudi sa takvim karakteristikama (masa, krutost) – sopstvenom frekvencijom, koja je bliska, odnosno jednaka prinudnoj frekvenciji pobude. Ovakvi sistemi se instaliraju najčešće u slučajevima i konstrukcijama kada nije moguće ukloniti poremećajnu silu.• Pasivni sistemi vibroizolacije, podrazumevaju sisteme kod kojih je masa pobude znatno veća od mase tela koje je predmet vibrozaštite. U tehničkoj praksi to su najčešće slučajevi zaštite od vibracija radnog mesta ili precizne opreme. Primarni cilj ovog vida vibrozaštite je smanjenje amplituda koje se prenose na okolne sisteme. Kod aktivne izolacije moraju se najpre odstraniti uzroci tj. unutrašnjepobude, dok je kod pasivnih potrebno eliminisati izvor spoljnjih pobuda. Oba vida izolacije se efikasno rešavaju primenom pogodno odabranih načina oslanjanja:

Slika 10. Kruti temelj Slika 11. Elastični temelj Slika Slika 12. Elastični podmetač

Elastičan temelj je vrlo sličan stabilnom temelju sa tom razlikom što su kod njega elastične i prigušne osobine dobijene oslanjanjem betonskog bloka na šuplja elastična tela, oblika cilindra od specijalne gume. Drugi način smanjenja buke i vibracija na mašinama alatkama je u njihovom samom postolju - nosećoj konstrukciji mašine alatke. Od postolja se traži: visoka krutost; visoko prigušenje; toplotna stabilnost; tehnologičnost izrade; niska cena. Čelik i liveno gvožđe do sada najviše su primenjivani materijali za izradu postolja - noseće konstrukcije mašina alatki imaju samo neke od navedenihosobina. Tu su u prvom redu visoke čvrstoće odnosno modul elastičnosti, dok je npr. prigušenje loša strana ovih materijala. Od nedavno se došlo do saznanja da postoje i drugi materijali koji imaju bolje tehničko tehnološke karakteristike za izradu postolja, pre svega za prigušenje buke i vibracija. To su u prvom redu armirani beton i polimerbeton. Količina armature u postolju mašine alatke zavisi od oblika postolja i namene mašine (slika 13 i slika 14). Što je više armature, temelj postaje čvršći, ali se smanjuje prigušenje i povećava se cena izrade.

13


Slika 13. Stolna bušilica Slika 14. Strug

U zemljama gde je industrija smola dovoljno razvijena za izradu postolja mašina alatki koristi se polimerbeton. Sredstvo za vezivanje je najčešće araldit a armatura nije potrebna. Karakteristike temelja od polimerbetona su: visoko prigušenje, visoka krutost, jednostavna izrada, toplotna i hemijska stabilnost. Metalni delovi koji se smeštaju u temelj mogu se stavljati u oplatu u procesuformiranja temelja ili se naknadno zalepiti za mašine čija su postolja rađena od betona ili polimerbetona. Mnogo lakše se temelje za pod proizvodne hale, ili temeljenje uopšte nije potrebno.

ZAKLJUČAK

14


Tehnološki proizvodni procesi, korišteni u mašinskim preduzećima, vrlo su raznorodni, jer u njima nastaje vrlo široki asortiman proizvoda, od proizvodnje metala i odlivaka, sve do najrazličitijih tipova računara. Pretežni deo tehnologija ima negativni uticaj na dinmičku ravnotežu prirode, a zavisi samo od inteziteta materijalnih i energetskih tokova, da li i kada će se stabilnost ekosistema narušiti, da li će i kada priroda nadvladati ove nepovoljne uticaje. Da se ovi uticaji ne bi manifestovali, ili barem minimizirali, koriste se u tehnološkim procesima razne tehničke, biološke i druge mere zaštite.

15


SADRŽAJ

Uvod....................................................................................................................................1

1.Karakateristike Mašinskih sistema................................................................................2

1.1.Glavne grupe mašinskih sistema.........................................................................3

1.2.Funkcije mašinskih sistema u životnoj sredin....................................................3 1.3.Mašina – izvor otpadnih materija i “otpadne” energije......................................5

2.Zagađenje vazduha........................................................................................................5 2.1.Zagađenje voda......................................................................................................6

2.1.1Otpadne vode..................................................................................................6

3.SHP sredstva kao fluidni industrijski otpad.................................................................7

3.1.Prečišćavanje SHP sredstava.............................................................................8

4.Čvrst otpad......................................................................................................................8

4.1.Vrste otpada.........................................................................................................9

4.2.Upravljanje otpadom..........................................................................................10

5.Buka i vibracije.............................................................................................................11

5.1 Izvori buke.......................................................................................................12

ZAKLJUČAK.............................................................................................................15

LITERATURA...........................................................................................................17

SADRŽAJ.................................................................................................................18

LITERATURA

16


[1] BAŠIĆ Đ., VUJIĆ G., DVORNIĆ A., LOŽAJIĆ A., VUJIĆ G.: Priručnik zaizradu procene stanja životne sredine pri investicionim operacijama,Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, 2002.[2] BESEDA, J.: Toxikológia. TU Zvolen 1994.[3] BUDAK, I.: Ekološki i zdravstveni aspekti sredstava za hlađenje ipodmazivanje pri obradi rezanjem, Seminarski rad na poslediplomskimstudijama, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, 1999.[4] BUDAK, I.; HODOLIČ, J.; MILIKIĆ, D.; ANTIĆ, A.: Prilog analizi ekoloških izdravstvenih aspekata primene sredstava za hlađenje i podmazivanje priobradi rezanjem, VII međunarodna konferencija MMA 2000, Zbornikradova, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, 2000.[5] ČASNJI, F.: Ergonomski nedostaci poljoprivrednih traktora, Monografija,fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, 1991.[6] Cuttings Fluids in Maschings, Michigan Technological University, Michigan(http://www.mfg.mtu.edu/marc/testbeds/cfest/fluid.html)[7] CVETKOVIĆ D., PRAŠČEVIĆ M.: Buka i vibracije, Zbirka zadataka sateorijskim osnovama, Izdavačka jedinica Univerziteta u Nišu, Niš, 1998.[8] DIRNER, V. A. a kol.: Ochrana životního prostředí. Základy plánování,technologie, ekonomika, právo a management. Vysoká škola báňská,TU Ostrava. Ostrava 1997.[9] Environmental Management System. Slovenské centrum čistejšejprodukcie, Bratislava 1997.

17

masinstvo i zastita zivotne sredine

Documents