10 Considerações sobre o uso ideal da tecnologia de vácuo

A tecnologia de vácuo desempenha um papel fundamental na embalagem de alimentos e outros produtos. O vácuo é necessário em todas as etapas, desde a embalagem a vácuo até o saco tubular, o blíster e a termoformagem da embalagem. Sem o vácuo também seria impossível manusear e transportar caixas ou automatizar sistemas de paletização e separação de pedidos. Várias máquinas de enchimento também usam o vácuo para alimentar o produto ou manusear as embalagens (sistemas "pick & place").

Em contraste à tecnologia de ar comprimido, muitos usuários têm dificuldades em entender a tecnologia de vácuo. Isso muitas vezes resulta na utilização incorreta das bombas de vácuo ou num desempenho desnecessariamente excessivo. A consequência são resultados insatisfatórios, processos sujeitos a interrupções ou custos excessivos com energia e operação. As 10 considerações abaixo foram compiladas para ajudar você a usar a tecnologia de vácuo da maneira mais eficiente possível, otimizando processos e reduzindo custos operacionais.

1. Compreensão da física do vácuo

A principal finalidade das bombas de vácuo e dos sistemas de vácuo é aspirar o ar de um sistema fechado, gerando vácuo. Isso significa que eles geram um nível de pressão menor do que a pressão atmosférica ou ambiente.

Na tecnologia de embalagem, o vácuo pode ser usado para sucção, evacuação, moldagem, prensagem, fixação, movimentação, enchimento e transporte. O nível de vácuo usado depende da aplicação, mas varia sempre entre 1 e 900 milibar [mbar] (absoluto). Considerando a pressão atmosférica (pressão do ar) de 1.000 mbar, este nível de vácuo estaria entre 10 e 99,9% (fig.1).

Além do nível de vácuo atingido por uma bomba de vácuo (conhecido como a pressão final), a velocidade de bombeamento de uma bomba de vácuo é outra variável importante. A velocidade de bombeamento indica a quantidade de ar que uma bomba de vácuo é capaz de extrair num determinado período de tempo. Geralmente, a velocidade de bombeamento é especificada em metros cúbicos por hora [m3/h]. Ambos os parâmetros técnicos estão inter-relacionados. Esta relação é representada na chamada curva de velocidade de bombeamento (fig. 2).

2. Escolha do gerador de vácuo ideal

Existe uma variedade de diferentes tipos de tecnologia de vácuo. Bombas ou sopradores de vácuo mecânicos são usados principalmente na área da tecnologia de embalagem (fig. 3):

1. Bombas de vácuo de palhetas rotativas de rotação seca
As bombas de vácuo de palhetas rotativas de rotação seca são ideais para uma variedade de processos de embalagem. Essas bombas podem atingir um nível de vácuo máximo de 100 mbar. No entanto, a velocidade de bombeamento não deve exceder 40 m3/h, já que as palhetas em bombas de vácuo maiores deste tipo sofrem maior desgaste, resultando em aumentos excessivos dos esforços de manutenção e custos relacionados.

2. Bombas de vácuo de palhetas rotativas lubrificadas a óleo
As bombas de vácuo de palhetas rotativas lubrificadas a óleo atingem um nível de vácuo máximo de 0,1 mbar. Elas são a referência na embalagem a vácuo, mas também podem ser usadas em muitas outras aplicações na indústria. As bombas de vácuo de palhetas rotativas podem atingir velocidades de bombeamento de 3 até 1.600 m3/h. O fluido de operação (óleo) é transportado num circuito interno.

3. Bombas de vácuo de garras secas
As bombas de vácuo de garras secas não necessitam de fluidos de operação na câmara de compressão. Elas oferecem um princípio de operação sem contato e, por isso, são quase livres de manutenção. Elas atingem pressões finais de até 40 mbar e podem ser reguladas para uma velocidade de rotação de 20 até 80 Hz, sendo por isso adequadas para processos que requerem a mudança dos requisitos de desempenho conforme a demanda. As velocidades de bombeamento comuns estão entre 40 e 1.000 m3/h.

4. Bombas de vácuo de parafuso a seco
As bombas de vácuo de parafuso a seco também não precisam de fluidos de operação para a compressão do ar extraído. Elas atingem um nível de vácuo de 0,1 mbar e inferior. Como a maior parte das aplicações opera a pressões muito mais altas, as bombas de vácuo de parafuso geralmente são usadas apenas em máquinas de embalar maiores como uma alternativa à bomba de vácuo de palhetas rotativas com acelerador de vácuo adicional.

5. Sopradores de canal lateral
Uma das características que distinguem os sopradores de canal lateral é sua alta velocidade de bombeamento. Como eles atingem apenas pressões diferenciais baixas, eles oferecem apenas um nível de vácuo máximo de 500 mbar. Por isso, são ideais para aplicações que exijam uma alta velocidade de bombeamento em combinação com um baixo nível de vácuo. Embora os sopradores de canal lateral sejam quase livres de manutenção, sua eficiência energética é menor se forem usados perto dos limites de desempenho.

3. Dimensionamento do suprimento de vácuo

É importante que os usuários conheçam seu processo específico em detalhes e que saibam qual nível de vácuo e velocidade de bombeamento são necessários. Muitas vezes, a incerteza leva a escolher uma bomba de vácuo com dimensões excessivas, o que resulta em custos desnecessários de energia e operação. Em cenários com variações dos parâmetros do processo, nós recomendamos bombas de vácuo que possam ser controladas conforme a demanda e que mantenham constantemente o nível de vácuo necessário ou que garantam uma velocidade de bombeamento consistente. Recomendamos sempre consultar um especialista em vácuo. A Busch Vacuum Solutions oferece auditorias de vácuo especiais que inspecionam os processos atuais e enfatizam as áreas com potencial para melhorias.

4. Escolha entre um suprimento de vácuo centralizado ou local

A decisão entre um suprimento de vácuo centralizado para uma instalação completa ou vários consumidores de vácuo e um suprimento de vácuo descentralizado, onde cada máquina individual tem sua própria bomba de vácuo, pode ter um impacto decisivo nos custos de aquisição e operação. Por isso, é importante ponderar cuidadosamente as opções. Bombas de vácuo individuais, instaladas dentro de uma máquina ou próximo dela, são mais baratas do que um suprimento de vácuo centralizado, até porque eliminam a necessidade de cobrir os custos de aquisição e instalação de um sistema de tubulação. No entanto, é importante lembrar que um suprimento de vácuo centralizado usa muito menos bombas de vácuo do que uma solução descentralizada. Os custos operacionais são reduzidos porque os custos de manutenção e energia são menores. Além disso, um suprimento de vácuo centralizado pode ser configurado fora das áreas de embalagem ou produção. Isso significa que não há ruídos nem geração de calor nas suas estações de trabalho. Um suprimento de vácuo centralizado com uma unidade de controle também torna mais fácil atender às exigências de desempenho conforme a demanda e pode ser operado com um espectro mais amplo de desempenho. Você também deve consultar um especialista em vácuo para tomar a decisão sobre usar ou não um suprimento de vácuo centralizado. A Busch Vacuum Solutions tem muitas décadas de experiência no projeto e construção de sistemas centrais de vácuo e oferece soluções sob medida para seus clientes.

5. Aumento da eficiência com vasos de vácuo ou tanques de compensação

Vasos de vácuo em bombas de vácuo individuais, ou até mesmo em sistemas maiores de suprimento de vácuo, podem economizar enormes quantidades de energia. Eles podem ser instalados entre a bomba de vácuo ou o sistema de vácuo e os consumidores. Através de um mecanismo de controle simples, o vácuo no vaso pode ser mantido a um nível específico. Assim que este nível tiver sido atingido, a bomba de vácuo se desliga automaticamente ou comuta para o modo de inatividade. Caso a pressão no vaso fique acima de um valor definido, a bomba de vácuo volta a se ligar. Sem este vaso de vácuo a montante, a bomba de vácuo ficaria em operação com potência total o tempo todo, consumindo mais energia. Usar uma bomba de vácuo com variador de velocidade pode aumentar ainda mais a economia de energia. A Busch Vacuum Solutions oferece unidades completas com bombas de vácuo e vasos de vácuo regulados como padrão e fabrica sistemas de vácuo individuais com vasos a montante.

6. Trabalho com especialistas em vácuo

Todas as formas de tecnologia de vácuo e todas as configurações de sistema de vácuo têm vantagens e desvantagens. Para escolher a melhor solução de vácuo, é preciso ter conhecimentos profundos sobre a tecnologia de vácuo, além de compreender os processos do usuário. É por isso que sempre recomendamos trabalhar com um especialista em vácuo. A Busch Vacuum Solutions tem uma rede global de especialistas em vácuo que se concentram em aplicações e mercados específicos. Graças ao portfólio amplo e abrangente de tecnologias de vácuo da empresa, esses especialistas são capazes de oferecer a solução ideal para cada aplicação individual.

7. Consideração dos custos de energia

Os custos de energia de um gerador de vácuo não podem ser calculados com base na potência nominal do motor, já que isso reflete apenas limitadamente o consumo de energia real. As informações relacionadas à potência nominal do motor e a especificação adicional de um fator de serviço deixam o cálculo mais confuso. Embora este formato seja permitido pelo padrão da NEMA (EUA), ele na verdade sugere um consumo de potência menor do que seria possível obter na prática. Além disso, diferentes tipos de tecnologias de vácuo consomem diferentes volumes de eletricidade em diferentes faixas de pressão. Com um nível de vácuo de 0,1 até 10 milibar, uma bomba de vácuo de palhetas rotativas lubrificadas a óleo precisa de apenas 40 a 60% da potência nominal especificada. O consumo de energia só pode ser comparado diretamente se você conhecer a potência no eixo em todo o perfil de pressão e se conhecer as condições de pressão durante o processo de embalagem. Fabricantes renomados de bombas e sistemas de vácuo são capazes de calcular antecipadamente o consumo de energia para seus clientes.

8. Cálculo dos custos totais

Para tomar uma decisão antes de adquirir uma tecnologia de vácuo, você deve ir além de apenas comparar os custos de investimento e energia das diferentes bombas de vácuo e dos diferentes fabricantes. Você sempre deve analisar os custos totais antecipados ao longo de um período prolongado. Assim como os custos de energia, os custos operacionais podem variar muito. É importante considerar o trabalho de manutenção e o tempo de inatividade resultante, os custos com peças sobressalentes e com a aquisição e o descarte de fluidos de operação.

9. Verificação da disponibilidade de serviço e peças sobressalentes

A confiabilidade de um processo de embalagem geralmente depende diretamente da segurança operacional da bomba de vácuo ou do sistema de vácuo. Por isso, é importante escolher um fornecedor honesto, que possa oferecer serviços rápidos e confiáveis nas suas instalações e que também possa entregar peças sobressalentes sem atraso. A Busch Vacuum Solutions tem a maior rede de serviços global e oferece serviço de emergência 24 horas.

10. Olhando para o futuro: a Indústria 4.0

A bomba de vácuo dos dias atuais permite uma manutenção simples, com acesso fácil a todas as peças relevantes para o serviço. A Busch também oferece serviços contratuais a preços fixos e se responsabiliza pela segurança operacional de suas bombas de vácuo e sistemas de vácuo. Dessa maneira, o operador fica protegido e não precisa ter sua própria equipe de técnicos de assistência. Agora, a Busch tem em seu portfólio de produtos bombas de vácuo com sensores inteligentes para informar o operador ou técnico de assistência em tempo real sobre trabalhos de manutenção pendentes. Além disso, também oferecemos kits de reequipamento que podem ser usados para preparar as bombas de vácuo já existentes para a Indústria 4.0.