10 considerazioni per l'uso ottimale della tecnologia del vuoto

La tecnologia del vuoto ha un ruolo fondamentale nel confezionamento di generi alimentari e di altri prodotti. Il vuoto serve per tutto, dal confezionamento sottovuoto al confezionamento in sacchetti tubolari, in blister o in involucri termoformati. Senza vuoto sarebbe inoltre impossibile movimentare e trasportare cartoni o automatizzare sistemi di palettizzazione e di picking per la preparazione di ordini. Anche diverse macchine per il riempimento utilizzano il vuoto per alimentare il prodotto o gestire il confezionamento (pick&place).

Diversamente dalla tecnologia ad aria compressa, molti utilizzatori trovano difficoltà a comprendere la tecnologia del vuoto. Per questo motivo, spesso le pompe per vuoto vengono usate in modo errato o con portate inutilmente eccessive. Ne conseguono risultati insoddisfacenti, processi soggetti a interruzione o costi di esercizio o energetici eccessivi. Con le 10 considerazioni seguenti intendiamo fornire una guida all'uso più efficace ed efficiente possibile della tecnologia del vuoto, così da ottimizzare i processi e tagliare i costi di esercizio.

1. Comprensione della fisica del vuoto

Lo scopo principale delle pompe e dei sistemi per vuoto consiste nell'aspirare l'aria da un sistema chiuso per generare il vuoto. Ciò significa che viene generato un livello di pressione inferiore a quello della pressione atmosferica o ambiente.

Nella tecnologia di confezionamento, il vuoto può servire per aspirare, evacuare, dare forma, spingere, trattenere, spostare, riempire e trasportare. Il livello del vuoto dipende dall'applicazione, ma è sempre compreso in un intervallo tra 1 e 900 millibar [mbar] (pressione assoluta). Supponendo una pressione atmosferica (dell'aria) di 1.000 mbar, questo livello di vuoto sarebbe compreso tra il 10 e il 99,9% (fig. 1).

Oltre al livello di vuoto ottenuto con una pompa per vuoto (pressione assoluta nominale), un'altra variabile determinante di una pompa per vuoto è la capacità di aspirazione. La capacità di aspirazione indica la quantità di aria che una pompa per vuoto è in grado di estrarre in un dato periodo di tempo. La capacità di aspirazione normalmente viene indicata in metri cubi l'ora [m3/h]. I due parametri tecnici sono interconnessi. Questa relazione è illustrata nella cosiddetta curva della capacità di aspirazione (fig. 2).

2. Scelta del generatore di vuoto ideale

Esiste una serie di tipi differenti di tecnologia del vuoto. Nel settore della tecnologia di confezionamento sono utilizzati principalmente o le soffianti o le seguenti pompe per vuoto meccaniche (fig. 3):

1. Pompe per vuoto rotative a palette a funzionamento a secco
Le pompe per vuoto rotative a palette a funzionamento a secco sono ideali per svariati processi di confezionamento. Queste pompe possono raggiungere un livello di vuoto massimo di 100 mbar. Tuttavia, la capacità di aspirazione non deve superare i 40 m3/h, poiché le palette delle grandi pompe per vuoto di questo tipo si usurano di più, quindi richiedono un maggior numero di attività di manutenzione con conseguente aumento dei relativi costi.

2. Pompe per vuoto rotative a palette lubrificate a olio
Le pompe per vuoto rotative a palette lubrificate a olio raggiungono un livello di vuoto di 0,1 mbar. Queste pompe sono lo standard nel confezionamento sottovuoto, ma vengono utilizzate anche in molte altre applicazioni industriali. Le pompe per vuoto rotative a palette possono arrivare a capacità di aspirazione variabili da 3 a 1.600 m3/h. Il fluido operativo è l'olio, che viene trasportato in un circuito interno.

3. Pompe per vuoto a camme a secco
Le pompe per vuoto a camme a secco non richiedono fluidi operativi nella camera di compressione. Si basano su un principio operativo senza contatto, quindi sono quasi esenti da manutenzione. Raggiungono pressioni assolute nominali di 40 mbar e possono essere regolate a una velocità di rotazione compresa tra 20 e 80 hertz; sono quindi idonee per processi che richiedono il rispetto di requisiti di portata variabili in base alla domanda. Le capacità di aspirazione comuni sono comprese tra 40 e 1.000 m3/h.

4. Pompe per vuoto a vite a secco
Nemmeno le pompe per vuoto a vite a secco richiedono fluidi operativi per comprimere l'aria estratta. Raggiungono un livello di vuoto massimo di 0,1 mbar. Poiché la maggior parte delle applicazioni opera a pressioni molto più alte, le pompe per vuoto a vite in genere vengono utilizzate soltanto in macchine per il confezionamento sottovuoto di grandi dimensioni, come alternativa a una pompa per vuoto a palette rotativa con un ulteriore booster per vuoto.

5. Soffianti a canale laterale
Una delle caratteristiche distintive delle soffianti a canale laterale è la loro elevata capacità di aspirazione. Poiché possono raggiungere solo pressioni differenziali basse, sono in grado di arrivare a un livello di vuoto massimo di soli 500 mbar. Sono quindi idealmente idonee per applicazioni che richiedono un'elevata capacità di aspirazione associata a un basso livello di vuoto. Sebbene siano esenti da manutenzione, le soffianti a canale laterale sono meno efficienti a livello energetico se utilizzate in prossimità dei loro limiti prestazionali.

3. Dimensionamento della fornitura di vuoto

È importante che gli utilizzatori comprendano esattamente il loro specifico processo e quale livello di vuoto e capacità di aspirazione servono perché funzioni. Spesso l'incertezza porta a scegliere una pompa per vuoto di dimensioni eccessive, con conseguenti costi di esercizio ed energetici inutili. Nei casi con parametri di processo mutevoli, si consigliano pompe per vuoto che possano essere controllate in base alla domanda e che mantengano costantemente il livello di vuoto richiesto oppure garantiscano una capacità di aspirazione uniforme. Consigliamo sempre di consultare uno specialista del vuoto. Busch Vacuum Solutions offre audit specifici per il vuoto, in cui vengono esaminati i processi attuali ed evidenziate le potenziali aree di miglioramento.

4. Scelta tra una fornitura di vuoto centralizzata o decentralizzata

La scelta tra una fornitura di vuoto centralizzata per un intero impianto o più utenze del vuoto e una fornitura di vuoto decentralizzata, in cui ogni macchina ha la propria pompa per vuoto, può influire in modo determinante sui costi di acquisto e di esercizio. È quindi importante ponderare con attenzione le opzioni. Le pompe per vuoto individuali installate all'interno di una macchina o molto vicino ad essa, sono più economiche rispetto a una fornitura di vuoto centralizzata, non in ultimo poiché non ci sono costi per l'acquisto e l'installazione di un sistema tubiero. Tuttavia, è importante ricordare che una fornitura di vuoto centralizzata utilizza meno pompe per vuoto di una soluzione decentralizzata. I costi di esercizio sono ridotti, poiché sono più bassi i costi di manutenzione ed energetici. Inoltre, un sistema per vuoto centralizzato può essere installato all'esterno delle aree di confezionamento o di produzione. Ciò significa che nelle stazioni di lavoro non ci sarà rumore o accumulo di calore. Una fornitura di vuoto centralizzata con un pannello di controllo facilita inoltre il soddisfacimento dei requisiti di portata in base alla domanda e può essere gestita su uno spettro di portate più ampio. Per decidere in merito a una fornitura di vuoto centralizzata, si consiglia di consultare un esperto di vuoto. Busch Vacuum Solutions vanta decenni di esperienza nella progettazione e realizzazione di sistemi per vuoto centralizzati e può offrire ai suoi clienti soluzioni fatte su misura.

5. Maggiore efficienza con serbatoi di vuoto o ammortizzatori

I serbatoi di vuoto sulle singole pompe per vuoto e anche su sistemi di fornitura del vuoto di grandi dimensioni possono far risparmiare moltissima energia. Possono essere installati tra la pompa o il sistema per vuoto e le utenze. Mediante un semplice meccanismo di controllo, il vuoto può essere mantenuto a un determinato livello all'interno del serbatoio. Una volta raggiunto questo livello, la pompa per vuoto si disinserisce automaticamente o si commuta in stato di inattività. Se la pressione nel serbatoio sale oltre un valore definito, la pompa per vuota si reinserisce. Senza questo serbatoio di vuoto a monte, la pompa per vuoto girerebbe sempre a piena potenza, e con ciò consumerebbe anche più energia. L'utilizzo di una pompa per vuoto con azionamento a velocità variabile può aumentare ulteriormente i risparmi energetici. Busch Vacuum Solutions offre di serie gruppi completi con pompe e serbatoi per vuoto con meccanismo di controllo e realizza sistemi per vuoto su misura con serbatoi a monte.

6. Lavorare con gli esperti del vuoto

Ogni forma di tecnologia del vuoto e ogni configurazione dei sistemi per vuoto ha i suoi vantaggi e svantaggi. L'adozione della migliore soluzione per il vuoto presuppone una conoscenza approfondita della tecnologia del vuoto, nonché la comprensione dei processi attuati dall'utilizzatore. Per questo motivo consigliamo sempre di collaborare con uno specialista del vuoto. Busch Vacuum Solutions vanta una rete globale di specialisti del vuoto, che dedicano la loro attenzione a particolari applicazioni e mercati. Grazie al vasto e completo portafoglio di tecnologie del vuoto dell'azienda, questi specialisti sono in grado di offrire la soluzione ideale per ogni specifica applicazione.

7. Pensare ai costi energetici

I costi energetici di un generatore di vuoto non possono essere calcolati in base alla potenza nominale del motore, poiché l'effettiva potenza consumata non sarebbe rispecchiata in modo realistico. Le informazioni in merito alla potenza nominale del motore e all'ulteriore specifica di un fattore di servizio confondono la questione. Sebbene questo formato sia permesso dallo standard USA NEMA, di fatto suggerisce un consumo di corrente inferiore rispetto a quanto si otterrebbe in pratica. Inoltre, tipi differenti di tecnologia del vuoto consumano quantità differenti di elettricità al variare della pressione di utilizzo. A un livello di vuoto di 0,1-10 millibar, una pompa per vuoto rotativa a palette lubrificata ad olio necessita di solo il 40-60% della potenza nominale specificata. Il confronto diretto del consumo di corrente è possibile solo se si conoscono la potenza dell'albero sull'intero profilo di pressione e le condizioni di pressione durante il processo di confezionamento. Rispettabili costruttori di pompe e sistemi per vuoto sono in grado di calcolare in anticipo il consumo di corrente a cui andranno incontro i loro clienti.

8. Calcolo dei costi totali

Quando si decide di acquistare una tecnologia del vuoto, non è sufficiente confrontare i costi di investimento ed energetici delle diverse pompe per vuoto e dei diversi costruttori. Si devono considerare anche i costi totali anticipati su un intervallo di tempo prolungato. Ad esempio, anche i costi energetici e i costi di esercizio possono variare molto. È importante considerare i lavori di manutenzione e i tempi di fermo che questi comportano, i costi per le parti di ricambio e l'acquisto e lo smaltimento dei fluidi operativi.

9. Verifica della disponibilità di assistenza e parti di ricambio

L'affidabilità di un processo di confezionamento di solito dipende direttamente dalla sicurezza di esercizio della pompa o del sistema per vuoto. È quindi importante scegliere un fornitore di fiducia, capace sia di offrire prestazioni di assistenza veloci e affidabili presso le proprie strutture, sia di fornire le parti di ricambio senza ritardi. Busch Vacuum Solutions vanta la più vasta rete di assistenza globale e offre un servizio di emergenza 24/24.

10. Guardando al futuro: Industria 4.0

Le pompe per vuoto di oggi assicurano una manutenzione semplice con accesso altrettanto semplice a tutte le parti rilevanti per gli interventi di assistenza. Busch offre inoltre contratti di assistenza a tariffa fissa e si assume la responsabilità della sicurezza di esercizio delle sue pompe e dei suoi sistemi per vuoto. L'operatore è dunque protetto e non ha la necessità di disporre di un proprio team di tecnici per l'assistenza. Ora Busch ha incluso nel suo portafoglio prodotti pompe per vuoto con sistemi a sensori intelligenti, che avvisano in tempo reale l'operatore o il tecnico dell'assistenza in merito ai lavori di manutenzione da eseguire. L'offerta comprende anche kit di retrofit utilizzabili per rendere le pompe per vuoto esistenti pronte per l'Industria 4.0.