כשמסתכלים על מפרט של קומפרסור, שני נתונים מופיעים כמעט תמיד: לחץ וספיקת אוויר. הראשון יוצג בדרך כלל ב־PSI או Bar, והשני בליטר לדקה, CFM או יחידת ספיקה דומה. למרות ששני הנתונים קשורים לאוויר שהקומפרסור מספק, הם מתארים דברים שונים לחלוטין — ובלבול ביניהם הוא אחת הסיבות הנפוצות לבחירת קומפרסור שלא מצליח להפעיל כלי פנאומטי כמו שצריך.
קומפרסור יכול להגיע ללחץ גבוה מאוד ועדיין להיות חלש מדי לעבודה רציפה עם כלי שצורך הרבה אוויר. מצד שני, מערכת בעלת ספיקה גבוהה לא תהיה שימושית אם אינה מגיעה ללחץ העבודה שהכלי דורש.
לכן כאשר מתאימים קומפרסור ומדחס אוויר לסוג העבודה, אי אפשר לבחור לפי מספר אחד בלבד. צריך להבין גם כמה לחץ נדרש וגם כמה אוויר צריך לעבור במערכת בזמן העבודה.
PSI הוא לחץ — CFM הוא כמות האוויר שעוברת
הדרך הפשוטה ביותר להבין את ההבדל היא לחשוב על מערכת מים.
לחץ המים בצינור אומר לנו באיזה כוח המים יכולים לצאת. קוטר הצינור וכמות המים שעוברת בו קובעים כמה מים אפשר לספק לאורך זמן.
מערכת אוויר דחוס עובדת על עיקרון דומה.
PSI מתאר לחץ.
CFM מתאר ספיקה — כלומר כמות האוויר שהמערכת מסוגלת להעביר בפרק זמן מסוים.
בישראל ובמפרטים אירופיים נפוץ מאוד לראות את הלחץ גם ב־Bar ואת הספיקה בליטר לדקה, אך העיקרון זהה.
אם כלי פנאומטי דורש לחץ של 6 Bar, הקומפרסור צריך להיות מסוגל לספק את הלחץ הזה. אבל אם אותו כלי צורך כמות גדולה של אוויר בזמן העבודה, צריך גם שהקומפרסור יוכל לספק מספיק ספיקה.
זו הנקודה שבה רבים טועים.
קומפרסור שמגיע ל־8 Bar לא בהכרח מתאים לכל כלי שעובד ב־8 Bar
נניח שיש קומפרסור שמגיע ללחץ מרבי של 8 Bar.
לידו יש כלי פנאומטי שמוגדר לעבודה ב־6.2 Bar.
על פניו נראה שההתאמה מושלמת: הקומפרסור מסוגל להגיע ללחץ גבוה יותר ממה שהכלי דורש.
אבל עדיין חסר נתון קריטי — כמה אוויר הכלי צורך בזמן שהוא עובד?
אם הכלי צורך 300 ליטר אוויר בדקה והקומפרסור מסוגל לספק בפועל רק 150 ליטר לדקה, הוא יוכל למלא את המיכל ללחץ גבוה, אך בזמן עבודה רציפה הלחץ יתחיל לרדת במהירות.
בהתחלה הכלי עשוי לעבוד מצוין. לאחר מספר שניות הוא ייחלש. הקומפרסור ייכנס לפעולה, יעבוד כמעט ללא הפסקה, ובסופו של דבר המשתמש יקבל ביצועים לא יציבים.
הבעיה במקרה הזה אינה לחץ מרבי נמוך.
הבעיה היא חוסר בספיקה.
מה PSI באמת אומר לנו?
PSI הוא קיצור של Pounds per Square Inch, והוא יחידת מדידה ללחץ.
במערכת פנאומטית, הלחץ מתאר את הכוח שבו האוויר הדחוס נמצא במערכת.
כלי עבודה שונים מתוכננים לפעול בטווחי לחץ מסוימים. לדוגמה, מפתח רטיטה פנאומטי, אקדח אוויר או כלי צביעה יכולים לדרוש תנאי לחץ שונים.
אין יתרון בכך שהכלי יקבל לחץ גבוה משמעותית מהנדרש.
להפך, לחץ גבוה מדי עלול לפגוע בביצועי הכלי, להאיץ בלאי ובמקרים מסוימים אף ליצור סיכון בטיחותי.
לכן במערכת תקינה משתמשים בווסת לחץ כדי לספק לכלי את הלחץ שהוא צריך — לא את הלחץ המרבי שהקומפרסור מסוגל לייצר.
ומה בדיוק CFM אומר?
CFM הוא קיצור של Cubic Feet per Minute — רגל מעוקבת לדקה.
זו יחידה שמודדת כמה אוויר עובר בפרק זמן של דקה.
במפרטים בישראל נפוץ יותר לראות נתון בליטר לדקה. ניתן להמיר בין היחידות, אבל בפועל אין צורך לבצע המרה בכל פעם אם גם הקומפרסור וגם הכלי מציגים את הנתונים באותה יחידה.
המשמעות הפרקטית פשוטה:
ככל שהכלי צורך יותר אוויר בזמן העבודה, כך נדרשת מהקומפרסור ספיקה גבוהה יותר.
כלי שעובד בפולסים קצרים יכול להסתדר לעיתים עם מערכת קטנה יחסית. כלי שפועל באופן כמעט רציף דורש מערכת שתוכל להחזיק את קצב צריכת האוויר לאורך זמן.
למה כלי פנאומטי עובד חזק בהתחלה ואז נחלש?
זו אחת התופעות הקלאסיות במערכת שבה קיימת אי־התאמה בין צריכת האוויר לספיקה של הקומפרסור.
המיכל מלא. הלחץ גבוה. מפעילים את הכלי — והוא עובד מצוין.
אבל בזמן השימוש הכלי צורך אוויר מהמיכל מהר יותר מהקצב שבו הקומפרסור מסוגל להחזיר אותו.
הלחץ במיכל מתחיל לרדת.
כאשר הוא יורד מתחת לסף מסוים, מנוע הקומפרסור נכנס לפעולה. אלא שאם צריכת הכלי עדיין גבוהה מהספיקה שהמדחס מסוגל לספק, גם כשהמנוע פועל המערכת ממשיכה לאבד עתודת אוויר.
התוצאה היא ירידה בביצועים.
לכן כשכלי עובד מצוין במשך כמה שניות ואז נחלש, לא צריך להסיק מיד שהכלי עצמו תקול. ייתכן שהמערכת פשוט אינה מספקת לו מספיק אוויר.
הלחץ במיכל אינו בהכרח הלחץ שמגיע לכלי
גם כאן חשוב להפריד בין נתונים.
ייתכן שעל מד הלחץ של המיכל מופיעים 8 Bar, אבל הכלי בקצה הצינור מקבל פחות.
בין המיכל לכלי יש מערכת שלמה:
וסת לחץ, מחברים, צינור, הסתעפויות ולעיתים גם מסנן או מייבש אוויר.
כל אחד מהרכיבים האלה יכול לגרום לאובדן מסוים של לחץ, במיוחד כאשר זרימת האוויר גבוהה.
צינור דק מדי, צינור ארוך מאוד או מחבר שמגביל את המעבר יכולים ליצור מצב שבו הקומפרסור עצמו חזק מספיק — אך האוויר אינו מגיע לכלי בכמות הנדרשת.
לכן אבחון של כלי פנאומטי חלש צריך להתייחס לכל הדרך מהקומפרסור ועד לכלי ולא רק ללחץ שמופיע על מד המיכל.
נתון הספיקה של הקומפרסור דורש קריאה זהירה
עוד מקור נפוץ לבלבול הוא האופן שבו יצרנים מציגים את נתון הספיקה.
במפרטים שונים אפשר למצוא מונחים כגון Intake Air, Displacement, Air Delivery או FAD.
אלו אינם בהכרח אותו דבר.
חלק מהנתונים מתארים את כמות האוויר התאורטית שהמשאבה שואבת, בעוד שנתונים אחרים מתארים את האוויר שהקומפרסור מסוגל לספק בפועל בתנאי עבודה מסוימים.
הספיקה בפועל בדרך כלל נמוכה יותר מהספיקה התאורטית.
לכן אם משווים בין צריכת האוויר של כלי לבין קומפרסור, רצוי להשתמש ככל האפשר בנתון שמתאר אספקת אוויר בפועל, ובאותו לחץ שבו הכלי אמור לעבוד.
מספר גבוה שמופיע בכותרת המוצר אינו תמיד הנתון הנכון לחישוב ההתאמה.
גם צריכת האוויר של הכלי אינה תמיד מספר קבוע
כלי פנאומטי לא בהכרח צורך אותה כמות אוויר בכל רגע.
מפתח רטיטה, למשל, יכול לעבוד בפולסים קצרים. משייפת פנאומטית יכולה לעבוד במשך זמן ממושך ורציף יותר. אקדח אוויר מופעל לעיתים למספר שניות בכל פעם.
לכן שני כלים שמופיע לידם נתון צריכת אוויר דומה יכולים ליצור עומס שונה לחלוטין על הקומפרסור במהלך יום עבודה.
כאן נכנס לתמונה גם המושג Duty Cycle של הכלי ושל הקומפרסור — כמה זמן המערכת עובדת ברצף וכמה זמן היא מקבלת להתאושש.
במאמר נפרד בסדרה נעמיק ב־Duty Cycle ובקשר בינו לבין התחממות הקומפרסור.
למה צריך להשאיר מרווח בספיקה?
אם כלי צורך, לדוגמה, 200 ליטר לדקה, לא מומלץ לבנות מערכת שבה הקומפרסור מספק בדיוק 200 ליטר לדקה בתנאים אידאליים.
בפועל קיימים הפסדים.
הלחץ משתנה, צינורות ומחברים גורמים להתנגדות, נתוני היצרן אינם תמיד נמדדים באותם תנאים והקומפרסור אינו בהכרח עובד ביעילות המקסימלית בכל רגע.
בנוסף, במוסך או בסדנה ייתכן שבעתיד יתווסף כלי נוסף או ששני כלים יופעלו במקביל.
לכן מערכת מקצועית מתוכננת עם מרווח מסוים ולא על הקצה.
המרווח המדויק תלוי בסוג העבודה, במשך ההפעלה ובמספר הכלים.
דוגמה פשוטה להתאמת כלי לקומפרסור
נניח שכלי מסוים דורש לחץ עבודה של 6.2 Bar וספיקת אוויר של 180 ליטר לדקה בזמן העבודה.
קומפרסור אחד מסוגל להגיע ל־10 Bar, אבל מספק בפועל רק 120 ליטר לדקה באזור לחץ העבודה.
קומפרסור אחר מגיע ל־8 Bar, אך מסוגל לספק 250 ליטר לדקה.
למרות שלקומפרסור הראשון יש לחץ מרבי גבוה יותר, השני מתאים הרבה יותר לכלי.
זו בדיוק הסיבה שאי אפשר לשאול רק:
“כמה Bar יש לקומפרסור?”
צריך לשאול גם:
“כמה אוויר הוא מסוגל לספק בזמן העבודה?”
אז בשביל מה צריך מיכל גדול?
נפח המיכל מוסיף ממד נוסף לדיון.
מיכל גדול יותר מאפשר לאגור יותר אוויר דחוס. המשמעות היא שהכלי יכול לצרוך אוויר מהעתודה לפני שהמנוע צריך להתחיל לעבוד מחדש.
זה יכול להיות יתרון כאשר העבודה מתבצעת בפולסים.
אבל המיכל לא מגדיל את קצב הייצור של האוויר.
אם המשאבה מסוגלת לספק 150 ליטר לדקה והכלי צורך 300, מיכל גדול יותר רק ידחה את הרגע שבו הלחץ ייפול. הוא לא יהפוך את המשאבה לקומפרסור בעל ספיקה של 300 ליטר לדקה.
לכן מיכל גדול אינו פתרון קבוע למחסור בספיקה.
הוא פשוט יוצר עתודת אוויר גדולה יותר.
כלי אחד או כמה כלים במקביל?
במוסך מקצועי השאלה אינה תמיד אם הקומפרסור מסוגל להפעיל כלי מסוים, אלא כמה כלים הוא צריך לתמוך בהם בו־זמנית.
אם שני עובדים מפעילים כלים פנאומטיים במקביל, צריכת האוויר הכוללת יכולה להיות גבוהה משמעותית.
במקרה כזה צריך להתייחס לסכום הצריכות האפשרי בזמן עבודה ולא רק לכל כלי בנפרד.
גם כאן אין צורך תמיד לתכנן לפי מצב שבו כל כלי במוסך עובד ב־100% באותו רגע. אבל כן צריך להבין את דפוס השימוש האמיתי.
סדנה שבה מפתח רטיטה מופעל לכמה שניות בכל פעם שונה ממקום שבו פועלות משייפות או מערכות אוויר לאורך זמן.
לחץ גבוה יותר לא יפתור מחסור בספיקה
כאשר כלי חלש, אחת התגובות הטבעיות היא להעלות את הווסת.
אם הכלי אמור לעבוד ב־6 Bar והוא מרגיש חלש, מישהו עשוי להעלות ל־7 או 8 Bar בתקווה לקבל יותר כוח.
זו לא בהכרח הדרך הנכונה.
אם הבעיה היא שהמערכת אינה מספקת מספיק אוויר, העלאת הלחץ אינה פותרת את מגבלת הספיקה. היא גם עלולה לגרום לכך שהכלי יעבוד מעבר ללחץ שהיצרן הגדיר.
הגישה הנכונה היא להבין קודם מה חסר:
האם אין מספיק לחץ?
האם אין מספיק ספיקה?
האם קיימת נפילת לחץ לאורך הצינור?
האם המחברים מגבילים את הזרימה?
האם הכלי עצמו זקוק לתחזוקה?
האבחנה הזאת מונעת הרבה ניסיונות שגויים.
גם לצינור האוויר יש תפקיד משמעותי
קומפרסור יכול להיות מותאם היטב לכלי ועדיין לספק ביצועים מאכזבים אם הצינור אינו מתאים.
ככל שהצינור ארוך יותר והקוטר הפנימי קטן יותר, כך יכול להיווצר אובדן לחץ משמעותי יותר בזמן זרימה גבוהה.
ההשפעה מורגשת במיוחד בכלים שצורכים הרבה אוויר.
גם מחברים מהירים קטנים, הסתעפויות רבות או צינור מפותל ופגום יכולים ליצור צוואר בקבוק.
במאמר ייעודי בהמשך הסדרה נעסוק בקשר בין קוטר ואורך הצינור לבין ביצועי הכלי הפנאומטי, משום שזה אחד הנושאים החשובים ביותר בתכנון מערכת אוויר שלמה.
איך לקרוא מפרט של כלי פנאומטי מול מפרט הקומפרסור?
כאשר בודקים התאמה, מתחילים מהכלי.
בודקים מהו לחץ העבודה המומלץ ומהי צריכת האוויר שלו.
לאחר מכן עוברים לקומפרסור ובודקים מהי הספיקה שהוא מסוגל לספק באזור לחץ העבודה הרלוונטי.
אם המספרים מוצגים ביחידות שונות, ממירים ביניהם לפני ההשוואה.
חשוב גם לבדוק אם צריכת האוויר של הכלי היא ממוצעת או רציפה, ואם נתון הספיקה של הקומפרסור הוא תאורטי או נתון אספקה ממשי.
לבסוף מוסיפים מרווח שמתאים לאופי העבודה.
כך מקבלים התאמה הרבה יותר אמינה מאשר השוואה לפי כוח מנוע, גודל מיכל או לחץ מקסימלי בלבד.
ומה לגבי כוח המנוע של הקומפרסור?
גם נתון כוחות הסוס או ההספק החשמלי מופיע כמעט בכל מפרט של קומפרסור.
הוא בהחלט רלוונטי, משום שהוא קשור ליכולת של המדחס לבצע את העבודה.
אבל הוא עדיין אינו הנתון הישיר ביותר להתאמת כלי.
שני קומפרסורים בעלי מנוע בהספק דומה יכולים להשתמש במשאבות שונות ולהציג ביצועי ספיקה שונים.
לכן כאשר המטרה היא לדעת אם כלי פנאומטי יעבוד בצורה תקינה, הנתונים המרכזיים נשארים לחץ וספיקה.
איך יודעים אם הקומפרסור קטן מדי לעבודה?
אחד הסימנים הברורים הוא שהקומפרסור מצליח להגיע ללחץ הרצוי כשהמערכת במנוחה, אך מתקשה לשמור עליו כאשר מתחילים לעבוד.
הכלי עובד טוב בתחילת השימוש, לאחר מכן הביצועים יורדים, המנוע של הקומפרסור עובד כמעט ללא הפסקה והמערכת זקוקה להפסקות כדי להתאושש.
זה לא אומר בהכרח שהקומפרסור תקול.
לעיתים הוא פשוט מבצע עבודה גדולה יותר ממה שתוכנן לבצע.
לפני שמחליפים ציוד כדאי כמובן לבדוק שאין דליפות, שהצינורות מתאימים ושהכלי תקין. אבל אם צריכת האוויר גבוהה באופן עקבי מיכולת האספקה, מדובר במגבלה בסיסית של המערכת.
ההתאמה הנכונה מתחילה בעבודה — לא בגודל הקומפרסור
אין קומפרסור אחד שמתאים באופן אוטומטי לכל מוסך, סדנה או שימוש ביתי.
הבחירה צריכה להתחיל בשאלה מה הולכים להפעיל.
אדם שמשתמש באקדח אוויר לניקוי מפעם לפעם דורש מערכת אחרת לחלוטין ממוסך שמפעיל כלי רטיטה ומשייפות לאורך היום.
רק לאחר שממפים את הכלים, את לחץ העבודה שלהם ואת צריכת האוויר, אפשר להבין איזה קומפרסור לאוויר דחוס מתאים למערכת.
כך גם נמנעים משתי טעויות הפוכות: קומפרסור קטן מדי שמתקשה לעמוד בעבודה, או מערכת גדולה ויקרה בהרבה ממה שבאמת נדרש.
לסיכום: PSI אומר כמה לחץ, CFM אומר כמה אוויר
ההבדל בין PSI ל־CFM הוא אחד הדברים הבסיסיים שצריך להבין לפני שמתכננים מערכת פנאומטית.
PSI מתאר את הלחץ שבו האוויר נמצא ופועל.
CFM, או ליטר לדקה, מתאר את כמות האוויר שהמערכת מסוגלת לספק בזמן נתון.
כלי פנאומטי צריך את שניהם.
קומפרסור שמגיע ללחץ הדרוש אבל אינו מספק מספיק אוויר יתקשה להחזיק את הכלי לאורך זמן. קומפרסור עם ספיקה טובה שלא מספק את לחץ העבודה הנדרש גם הוא לא יתאים.
לכן הבחירה הנכונה אינה “כמה Bar יש לקומפרסור”, אלא האם המערכת כולה מסוגלת לספק לכלי את הלחץ ואת הספיקה שהוא דורש בזמן העבודה.
ברגע שמבינים את ההבדל הזה, הרבה מהנתונים במפרט של קומפרסורים וכלים פנאומטיים הופכים ברורים הרבה יותר.
