Proiect: 27 PTE/2016 etapa 1

Obiectivele principale ale etapei 1 au fost:

  1. Realizarea unui model funcțional care să mențină o temperatură constantă și reglabilă intre 24°C - 28°C în zona de altoire, în timp ce restul plantei este menținut la o temperatura ambientală de 5°C, pentru a nu ieși din repausul vegetativ. Menținerea temperaturii constante in zona de altoire trebuie să se facă cu un consum cât mai mic de energie.
  2. În urma testelor si măsurătorilor făcute să se proiecteze prototipul care să realizeze parametrii optimi pentru procesul de calusare în zona de altoire și a mediului ambiental în care este situată planta. Prototipul se va proiecta astfel încât produsul final să fie ușor de utilizat și fiabil, iar costul de producție a produsului final să nu fie mare.

Realizare și experimentare model funcțional

S-au realizat două variante de incintă în care se încălzește zona de altoire. Una cu dispunerea orizontală si alta cu dispunerea verticală a plantelor.

S-au măsurat temperaturile în interiorul incintei de încălzire a zonei de altoire, pe toată lungimea, în plan orizontal și sus-jos în plan vertical, pentru a urmări distribuția temperaturii, care trebuie să fie cât mai uniformă.

S-au măsurat temperaturile în exteriorul incintei de stimulare a calusării pe toată lungimea precum și la capete pentru a detecta eventualele pierderi de căldură.

Pentru a obține pierderi minime de căldură și o etanșare cât mai bună în jurul tulpinii, s-au încercat diverse materiale termoizolante și mai multe moduri de fixare a acestora în incintă.

Pentru încălzirea incintei de stimulare a calusării s-au încercat mai multe tipuri de bandă electrică de încălzire, de diferite lungimi și diferite moduri de fixare. S-a măsurat curentul electric ce trece prin banda electrică de încălzire pentru a putea calcula energia electrica consumată.

S-a realizat un sistem de automatizare care măsoară si controlează temperatura la nivelul fiecărei incinte.

Pe baza rezultatelor obținute s-a proiectat prototipul.

Pentru verificarea variației temperaturii pe verticală, în interiorul incintei de stimulare a calusării s-a montat în treimea superioară senzorul de temperatură T1 (roșu), iar în treimea inferioară, senzorul de temperatură T2 (albastru). La o temperatură reglată a incintei de stimulare a calusării de 27°C, cât si la una limită de 30°C, variația de temperatură nu depășește 1°C, conform graficului din figura de mai jos

 

Pentru verificarea variației temperaturii de-a lungul axului central al incintei de stimulare a calusării s-au montat senzorii de temperatură T1 (violet), T2 (verde), T3 (roșu) si T4 (albastru). La o temperatură reglată a incintei de stimulare a calusării de 27°C, variația de temperatură nu depășește ±1°C, conform graficului din figura de mai jos:

 

Aceste experimente dovedesc faptul că din punct de vedere termic se obține cel mai precis control al temperaturii la punctul de altoire, superior oricăror altor metode utilizate până în prezent. In interiorul incintei de stimulare a calusării, sunt create condiții excelente pentru realizarea unei calusări cât mai complete și într-un timp optim.

Pentru obținerea temperaturii constante în incinta de realizare a calusării, banda electrică de încălzire se va alimenta cu o tensiune modulată în timp. Asta înseamnă că vor alterna perioadele în care se aplică tensiune pe banda electrică de încălzire, cu perioadele în care nu se aplică tensiune pe banda electrică de încălzire. Aceste perioade vor varia în funcție de temperatura reglată din incinta de stimulare a calusării si temperatura ambientală.

Pentru a verifica dimensionarea corectă a benzii electrice de încălzire din incinta de stimulare a calusării s-a reglat temperatura ambientală la o valoare mai mică decât cea de lucru, adică 3°C și temperatura în incintă la 27°C, iar apoi s-a urmărit cât timp este alimentată banda electrică de încălzire. Așa cum se vede in figura de mai jos, banda electrică de încălzire este alimentată aproximativ 75% din timp (partea mai lată a graficului), iar 25% din timp, nu este alimentată (partea mai îngustă a graficului).

 

S-a reglat apoi temperatura ambientală la o valoare mai mare decât cea de lucru, adică 7°C si temperatura în incintă a rămas reglată la 27°C. În noile condiții, așa cum se vede în figura de mai jos, banda electrică de încălzire este alimentată aproximativ 40% din timp (partea mai îngustă a graficului), iar 60% din timp nu este alimentată (partea mai lată a graficului).

 

În urma acestor teste si măsurători se poate trage concluzia că dimensionarea benzii electrice de încălzire este corectă si temperatura în zona de altoire se va menține constantă chiar dacă temperatura ambientală va varia într-o plajă mult mai largă decât cea propusă.

Cu ajutorul unui senzor de curent s-a măsurat curentul care trece prin banda electrică de încălzire a incintei de stimulare a calusării și apoi s-a calculat energia electrică consumată pentru încălzirea zonei de altoire pe un ciclu complet de calusare. Pentru un ciclu care a durat 25 de zile cu o temperatură reglată de 27°C în incinta de stimulare a calusării, a rezultat un consum per planta mai mic de 1kWh. Acest lucru ne arată că soluția aleasă nu numai că păstrează o temperatură foarte precisă in zona de altoire, ci și că acest lucru se obține cu un consum foarte mic de energie, deci atât izolația termică cât si etanșarea sunt foarte bune.

Sistemul de automatizare realizat măsoară și controlează temperatura la nivelul fiecărei incinte, colectează valorile măsurate și le afișează cu o aplicație SCADA într-o pagină WEB. Informațiile colectate sunt disponibile prin internet, astfel încât se pot vizualiza de la distanta cu ajutorul calculatoarelor fixe sau portabile, telefoanelor mobile inteligente sau a altor dispozitive conectate la internet. Aplicația poate trimite avertizări de tip e-mail si SMS la apariția anumitor evenimente. Automatizarea controlează temperatura la nivelul fiecărei incinte. Incintele sunt alimentate individual cu o tensiune de 12V și fiecare este protejată la scurtcircuit

Proiectare prototip

Instalaţia care se va realiza de SC ICPE Bistrița SA în cadrul proiectului este un prototip, având astfel regimul corespunzător pentru această categorie de instalaţie, cu posibilitatea de a se aduce îmbunătăţiri şi adaptări, în vederea certificării performanţelor, pe baza rezultatelor experimentelor.

În interiorul unui container metalic termoizolat se vor monta transversal modulele de calusare pe șine de rulare. Mobilitatea modulelor în container este necesară pentru accesul pe ambele părți ale fiecărui modul. In acest mod, se pot așeza plantele, cu zona de unire a altoiului cu portaltoiul, în incinta de stimulare a calusării. Pentru menținerea parametrilor ambientali optimi, containerul va fi echipat cu sistem de iluminat interior, unitare de răcire, unitate de umidificare, unitate de încălzire, ventilație si tablou electric de automatizare. Se vor măsura temperatura si umiditatea în aerul din container, în afara containerului și în interiorul tabloului electric de automatizare. Cu ajutorul automatizării, se va urmări obținerea parametrilor optimi pentru stimularea calusării în zona puctului de altoire fără ca planta să iasă din repaosul vegetativ, cu un consum minim de energie electrică.