Cuatro formas sencillas de hacer más eficiente un sistema de vacío

El rápido incremento de los costes energéticos en todo el mundo nos insta a valorar las posibilidades del ahorro de energía que puede aportar un sistema de manipulación por vacío correctamente especificado y configurado.

Con el incremento de los precios de la energía en toda Europa, la eficiencia se ha convertido en una cuestión prioritaria para todas las plantas de fabricación y proceso que utilizan sistemas de manipulación de vacío. Basándonos en décadas de experiencia y conocimiento técnico, desde SMC compartimos cuatro formas sencillas para reducir el consumo de energía de un sistema de vacío. El uso de menos energía por elevación/transferencia supone una mejora directa de la rentabilidad de la empresa y contribuye al mismo tiempo al objetivo de la industria de alcanzar un nivel cero de emisiones de carbono.

La búsqueda del ahorro de energía y la ingeniería de procesos pueden marcar una verdadera diferencia en las aplicaciones de manipulación por vacío, ya sea el sector del envasado, la metalurgia, la automoción, la sanidad o cualquier otra. Basta con seguir estos cuatro pasos para ver una mejora notable en la eficiencia de un sistema.

Es posible generar vacío de forma centralizada mediante una bomba de vacío o descentralizada (directamente en la máquina) utilizando eyectores de vacío. La amplia gama de eyectores de vacío de SMC —desde eyectores en línea supercompactos hasta eyectores multietapa de altísima eficiencia con silenciadores de alto rendimiento— son adecuados para caudales de vacío de hasta 600 Nl/min, respondiendo así a las exigencias de casi cualquier aplicación industrial.

Cada tipo de eyector tiene sus parámetros específicos, que dependen unos de otros. Entre ellos se encuentran: la presión de suministro estándar (el nivel de presión positiva que necesita para alcanzar la mayor presión de vacío posible); el caudal de aspiración máximo (volumen de aire que toma el eyector); la presión de vacío máxima (valor máximo de la presión de vacío generada por el eyector); y el consumo de aire (la cantidad de aire que consume el eyector cuando funciona con la presión de suministro estándar).

¿Reamente se necesita la máxima presión de vacío para manipular una pieza? Debes plantearte esta pregunta porque el nivel de presión de vacío está directamente relacionado con el consumo de aire y sus costes. A modo de ejemplo, si se utiliza una presión de suministro de la línea principal de 0,5 MPa (5 bares) para hacer funcionar nuestro eyector ZL112A (con válvulas), el consumo de aire será de unos 78 l/min (4.680 l/hora) para alcanzar una presión de vacío máxima de -84 kPa. Sin embargo, si se opta por hacer funcionar el eyector a una presión reducida de 0,35 MPa (la presión de suministro estándar para este tipo de eyectores), se puede reducir el consumo de aire a 57 l/min (3.420 l/hora) y seguir alcanzando la misma presión de vacío máxima (-84 kPa). Un ahorro sustancial de energía del 27%.

Como nota, si bien muchos fabricantes todavía no han pasado de la presión estándar de 7 bares en el lugar de trabajo, el funcionamiento óptimo del vacío se produce a una media de 4 bares, por lo que reducir de 7 a 4 bares no solo no beneficia a la cuenta de resultados y al futuro del planeta, sino que tampoco tendrá ningún impacto en la eficacia de las operaciones.

Volviendo al ejemplo, si se puede manipular con seguridad la pieza con una presión de vacío máxima de -65 kPa, se puede reducir la presión de suministro aún más, a 0,25 MPa (2,5 bar). Esto reduciría el consumo de aire a 45 l/min (2.700 l/hora), y supondría un considerable ahorro de energía del 43%.

Algunos ingenieros cometen el error de aumentar la presión de alimentación para conseguir una mayor fuerza de retención, pero esto conlleva un mayor consumo de energía y un mayor coste. De hecho, es directamente proporcional, por lo que duplicar la presión de vacío duplicará la fuerza de retención y duplicará los costes de energía.

En su lugar, es recomendable aumentar el diámetro de las ventosas en determinadas aplicaciones. Al duplicar el diámetro de la ventosa, la fuerza de retención se cuadruplica, mientras que los costes de energía siguen siendo los mismos, porque no aumenta la presión de suministro. La diferencia de precio entre una ventosa de 20 mm y otra de 40 mm de diámetro suele ser inferior a 5 euros.

Algunos eyectores de vacío disponen de un presostato de vacío con función de ahorro de energía que puede reducir el consumo de energía hasta un 93%. ¿Cómo funcionan? Pues bien, primero se determina el rango de presión dentro del cual se puede sujetar la pieza con seguridad, por ejemplo: de -65 a -55 kPa. La integración del presostato con función de ahorro de energía sirve para cortar el suministro de aire al alcanzar el nivel de vacío deseado. El vacío solo se genera de nuevo cuando la presión cae por debajo del rango inferior, en este caso -55 kPa.

Unidad de vacío. Sistema de eyector/ sistema de bomba de vacío - ZK2-A. La solución ‘todo en uno’ para una generación de vacío energéticamente eficiente.

Tomemos como ejemplo una aplicación de manipulación por vacío que incluya un eyector convencional que funcione a 450 ciclos por hora, 10 horas al día, durante 250 días al año. Este sistema consumirá unos 9.350 m³ de aire comprimido al año. Sin embargo, el uso de un eyector de vacío con función de ahorro de energía reducirá el consumo de aire a sólo 638 m³ al año, lo que supone el mencionado ahorro del 93%. El ahorro potencial es mayor en las aplicaciones de ciclo largo.

Para maximizar el uso de un sistema de manipulación de vacío energéticamente eficiente, SMC recomienda la adopción de sistemas de eyectores “inteligentes”. Un bloque de eyectores de transmisión en serie no requiere unidades de entrada/salida separadas para funcionar y evita el complejo cableado eléctrico de las válvulas y los sensores.

Los dispositivos de control pueden conectarse directamente al PLC. A través del PLC, es posible ajustar y supervisar los valores de presión, la verificación de la succión o la liberación, la función de ahorro de energía y la función de protección de la válvula. Este concepto permite un mejor control de la aplicación, datos más valiosos, una configuración sencilla y un diag­nóstico o fácil supervisión del producto.

Todo aquel que haya manejado un sistema basado en el vacío, sabe que el vacío puede ser imprevisible, ya que la interacción y el comportamiento entre la pieza y la ventosa difieren según la aplicación. La única forma de obtener resultados seguros es recurrir a un proveedor de tecnología experto como SMC, que puede realizar las pruebas en las instalaciones del cliente o en sus propios laboratorios situados en toda Europa. El vacío suele ser una cuestión de prueba y error en lo que respecta a la presión, el caudal, el tamaño de las ventosas, el número de ventosas, etc., sobre todo si se trata de materiales especiales de las piezas, así que por qué no dejar que los expertos lo resuelvan.

Es momento de apostar por la eficiencia.