10 overwegingen voor een optimaal gebruik van vacuümtechnologie

Vacuümtechnologie speelt een grote rol bij het verpakken van voedingsmiddelen en andere producten. Vacuüm wordt overal toegepast, van vacuümverpakkingen tot buisvormige zakken, blisterverpakkingen en thermogevormde verpakkingen. Zonder vacuüm zou het ook onmogelijk zijn om dozen te hanteren en te vervoeren of om palletiseer- en orderverzamelsystemen te automatiseren. Verschillende vulmachines gebruiken ook vacuüm om het product in te voeren of om verpakkingen te hanteren (pick & place).

In tegenstelling tot blaasluchttechniek vinden veel gebruikers vacuümtechnologie nogal lastig te begrijpen. Daarom worden vacuümpompen vaak verkeerd gebruikt of is hun output onnodig hoog. Dit resulteert in onbevredigende resultaten, storingsgevoelige processen of buitensporige energie- of bedrijfskosten. Onderstaande tien overwegingen zijn samengesteld om u te helpen vacuümtechnologie zo effectief en efficiënt mogelijk te gebruiken, zodat u processen kunt optimaliseren en bedrijfskosten kunt verlagen.

1. De fysica van vacuüm begrijpen

Het belangrijkste doel van vacuümpompen en vacuümsystemen is om lucht uit een gesloten systeem te zuigen om op deze manier vacuüm te genereren. Dit betekent dat ze een drukniveau genereren dat lager is dan de atmosferische of omgevingsdruk.

In de verpakkingstechnologie kan vacuüm gebruikt worden voor het zuigen, legen, vormen, drukken, vasthouden, verplaatsen, vullen en transporteren. Het gebruikte vacuümniveau is afhankelijk van de toepassing en varieert meestal tussen 1 en 900 millibar [mbar] (absoluut). Als aangenomen wordt dat de atmosferische druk (luchtdruk) 1.000 mbar is, ligt dit vacuümniveau tussen 10 en 99,9 procent (afb. 1).

Naast het vacuümniveau dat wordt bereikt door een vacuümpomp (bekend als de einddruk), is de pompsnelheid van een vacuümpomp een andere belangrijke variabele. De pompsnelheid geeft aan hoeveel lucht een vacuümpomp binnen een bepaalde periode kan onttrekken. De pompsnelheid wordt normaal gesproken aangegeven in kubieke meter per uur [m3/h]. Beide technische parameters zijn aan elkaar gerelateerd. Deze relatie wordt weergegeven in de zogenaamde pompsnelheidscurve (afb. 2).

2. De ideale vacuümpomp kiezen

Er zijn veel verschillende soorten vacuümtechnologieën. De volgende mechanische vacuümpompen of blowers worden hoofdzakelijk ingezet op het gebied van verpakkingstechnologie (afb. 3):

1. Drooglopende draaischuifvacuümpompen
Drooglopende draaischuifvacuümpompen zijn ideaal voor verschillende verpakkingsprocessen. Deze pompen kunnen een maximaal vacuümniveau van 100 mbar bereiken. De pompsnelheid mag echter niet hoger zijn dan 40 m3/h, aangezien de schuiven in grotere vacuümpompen van dit type meer slijten, en dus resulteren in overmatige toename van onderhoudswerkzaamheden en de gerelateerde kosten.

2. Oliegesmeerde draaischuifvacuümpompen
Oliegesmeerde draaischuifvacuümpompen bereiken een vacuümniveau van 0,1 mbar. Deze pompen zijn dé standaard voor vacuümverpakken, maar kunnen ook gebruikt worden voor tal van andere toepassingen in de industrie. Draaischuifvacuümpompen kunnen pompsnelheden van 3 tot 1.600 m3/h bereiken. De bedrijfsvloeistof wordt rondgepompt in een intern circuit.

3. Droge klauwenvacuümpompen
Droge klauwenvacuümpompen hebben geen bedrijfsvloeistoffen nodig in de compressiekamer. Deze pompen hebben een contactvrij werkingsprincipe en zijn daarom onderhoudsarm. Ze bereiken een einddruk van maximaal 40 mbar en kunnen worden geregeld met een toerental van 20 tot 80 hertz. Hierdoor zijn ze geschikt voor processen waarin, op demand-driven basis, aan veranderende outputvereisten moet worden voldaan. Veelvoorkomende pompsnelheden liggen tussen 40 en 1.000 m3/h.

4. Droge schroefvacuümpompen
Droge schroefvacuümpompen hebben ook geen bedrijfsvloeistoffen nodig in de compressiekamer. Deze pompen bereiken een vacuümniveau van 0,1 mbar en lager. Aangezien de meeste toepassingen werken bij veel hogere drukwaarden, worden schroefvacuümpompen over het algemeen alleen gebruikt in grotere vacuümverpakkingsmachines als een alternatief voor een draaischuifvacuümpomp met een extra vacuümbooster.

5. Zijkanaalventilatoren
Een van de onderscheidende kenmerken van zijkanaalventilatoren is hun hoge pompsnelheid. Omdat ze slechts lage drukverschillen bereiken, kunnen ze maar een maximaal vacuümniveau van 500 mbar bereiken. Daarom zijn deze ideaal voor toepassingen die een hoge pompsnelheid bij een laag vacuümniveau vereisen. Hoewel de zijkanaalventilatoren onderhoudsvrij zijn, zijn ze minder energiezuinig als ze worden gebruikt in de buurt van de prestatielimieten.

3. Dimensionering van de vacuümvoorziening

Het is belangrijk voor gebruikers om hun specifieke proces precies te begrijpen en te weten welk vacuümniveau en welke pompsnelheid daarvoor nodig zijn. Onzekerheid leidt er vaak toe dat er een vacuümpomp gekozen wordt met te grote afmetingen, wat resulteert in onnodige energie- en bedrijfskosten. In scenario’s met veranderende procesparameters raden we vacuümpompen aan die demand-driven kunnen worden aangestuurd en die ofwel constant het vereiste vacuümniveau handhaven ofwel een consistente pompsnelheid garanderen. We raden altijd aan om een vacuümspecialist te raadplegen. Busch Vacuum Solutions biedt speciale vacuümaudits aan, waarbij de huidige processen worden onderzocht en mogelijke verbeterpunten worden belicht.

4. Kiezen tussen een centrale of lokale vacuümvoorziening

De beslissing tussen een centrale vacuümvoorziening voor een hele installatie of meerdere vacuümverbruikers en een gedecentraliseerde vacuümvoorziening waarbij elke individuele machine een eigen vacuümpomp heeft, kan een belangrijke invloed hebben op uw aanschaffings- en bedrijfskosten. Het is daarom belangrijk om uw opties zorgvuldig af te wegen. Individuele vacuümpompen die in een machine of in de buurt ervan worden geïnstalleerd, zijn goedkoper dan een centrale vacuümvoorziening, niet in het minst omdat u geen leidingsysteem hoeft aan te schaffen. Het is echter belangrijk om te beseffen dat een centrale vacuümvoorziening veel minder vacuümpompen gebruikt dan een niet-centrale oplossing. De bedrijfskosten worden lager omdat uw onderhouds- en energiekosten lager zijn. Verder kan een centrale vacuümvoorziening buiten het productie- of verpakkingsgebied geïnstalleerd worden. Dit betekent dat er geen lawaai of warmte ontstaat op uw werkplekken. Een centrale vacuümvoorziening met een schakelpaneel maakt het ook gemakkelijker om op demand-driven basis aan de outputvereisten te voldoen en kan over een breder outputspectrum worden bediend. Het is aan te raden om een vacuümexpert te raadplegen wanneer u overweegt om een centrale vacuümvoorziening aan te schaffen. Busch Vacuum Solutions heeft tientallen jaren ervaring in het ontwerpen en bouwen van centrale vacuümsystemen en biedt zijn klanten op maat gemaakte oplossingen.

5. De efficiëntie verhogen met vacuümvaten of -buffers

Vacuümvaten op individuele vacuümpompen en zelfs op grotere vacuümvoorzieningssystemen kunnen enorme hoeveelheden energie besparen. Ze kunnen tussen de vacuümpomp of het vacuümsysteem en de verbruikers worden geïnstalleerd. Met behulp van een eenvoudig regelmechanisme kan het vacuüm in het vat op een bepaald niveau worden gehouden. Zodra dit niveau is bereikt, wordt de vacuümpomp automatisch uitgeschakeld of schakelt deze over in stationaire stand. Als de druk in het vat boven een bepaalde waarde komt, wordt de vacuümpomp weer ingeschakeld. Zonder dit inlaatzijdige vacuümvat zou de vacuümpomp de hele tijd op volle kracht draaien, wat betekent dat hij ook meer energie zou verbruiken. Het gebruik van een vacuümpomp met frequentieregelaar kan de energiebesparing nog verder verhogen. Busch Vacuum Solutions biedt volledige units met gereguleerde vacuümpompen en vacuümvaten als standaard en bouwt individuele vacuümsystemen met inlaatzijdige vaten.

6. Werken met vacuümexperts

Elke vorm van vacuümtechnologie en elke configuratie van een vacuümsysteem heeft zijn voor- en nadelen. Het kiezen van de beste vacuümoplossing vraagt om diepgaande kennis van vacuümtechnologie, alsook om begrip van het proces van de gebruiker. Daarom raden wij altijd aan om de hulp in te roepen van een vacuümspecialist. Busch Vacuum Solutions heeft een wereldwijd netwerk van vacuümspecialisten die zich richten op specifieke toepassingen en markten. Dankzij het brede en uitgebreide portfolio van vacuümtechnologieën van het bedrijf kunnen deze specialisten de ideale oplossing bieden voor elke individuele toepassing.

7. De energiekosten berekenen

De energiekosten van een vacuümpomp kunnen niet worden berekend op basis van het nominale motorvermogen, omdat dit alleen een beperkte afspiegeling biedt van het werkelijk verbruikte vermogen. Informatie over het nominale motorvermogen en de aanvullende specificatie van een servicefactor verwarren de zaak. Hoewel deze berekening is toegestaan onder de Amerikaanse NEMA-standaard, suggereert het in feite een lager energieverbruik dan u in de praktijk zou bereiken. Bovendien verbruikt elk soort vacuümtechnologie een andere hoeveelheid elektriciteit in een ander drukbereik. Zo heeft een oliegesmeerde draaischuifvacuümpomp bij een vacuümniveau van 0,1 tot 10 millibar slechts 40 tot 60 procent van het opgegeven nominale vermogen nodig. Het energieverbruik kan alleen rechtstreeks worden vergeleken als u het asvermogen over het gehele drukprofiel weet en als u de drukomstandigheden tijdens het verpakkingsproces kent. Gerenommeerde fabrikanten van vacuümpompen en -systemen kunnen het verwachte energieverbruik voor hun klanten berekenen.

8. De totale kosten berekenen

Als u overweegt vacuümtechnologie aan te schaffen, kunt u meer doen dan alleen de investerings- en energiekosten van verschillende vacuümpompen en verschillende fabrikanten vergelijken om tot een keuze te komen. Kijk ook altijd naar de verwachte totale kosten over een langere periode. Net als energiekosten kunnen bedrijfskosten namelijk ook erg variëren. Het is belangrijk om rekening te houden met onderhoudswerkzaamheden en de daaruit voortvloeiende downtime, kosten voor reserveonderdelen en de aanschaf en afvoer van bedrijfsvloeistoffen.

9. De beschikbaarheid van diensten en reserveonderdelen controleren

De betrouwbaarheid van een verpakkingsproces hangt normaal gesproken direct af van de operationele veiligheid van de vacuümpomp of het vacuümsysteem. Daarom is het belangrijk om een betrouwbare leverancier te kiezen, die snelle, betrouwbare services kan bieden op uw locatie en ook zonder vertraging reserveonderdelen kan leveren. Busch Vacuum Solutions heeft het grootste wereldwijde servicenetwerk en biedt een 24-uurs nooddienst.

10. Naar de toekomst kijken: Industry 4.0

De vacuümpompen van vandaag de dag maken eenvoudig onderhoud mogelijk met eenvoudige toegang tot alle voor service relevante onderdelen. Busch biedt ook contractuele diensten voor een vast bedrag en neemt verantwoordelijkheid voor de operationele veiligheid van de vacuümpompen en vacuümsystemen. Zodoende is de ondernemer beschermd en heeft hij geen eigen team van servicemonteurs nodig. Busch heeft nu vacuümpompen in het productportfolio die uitgerust zijn met intelligente sensoren, die de operator of onderhoudstechnicus in real-time informeren over uit te voeren onderhoudswerkzaamheden. Verder worden ook retrofitsets aangeboden die kunnen worden gebruikt om bestaande vacuümpompen klaar te maken voor Industry 4.0.