Diez consideraciones para un uso óptimo de la tecnología de vacío

La tecnología de vacío juega un importantísimo papel en el envasado de alimentos y otros productos. El vacío es necesario para cualquier tarea, desde el envasado al vacío hasta las bolsas tubulares, blisters o envases termoformados. Sin el vacío, sería imposible manipular y transportar cartones o automatizar la paletización y los sistemas de recogida de pedidos. Diversas máquinas de llenado también usan el vacío para suministrar el producto o manipular los envases (el llamado «pick & place»).

A diferencia de la tecnología de aire comprimido, a muchos usuarios les resulta bastante difícil entender la tecnología de vacío. Este es el motivo por el que las bombas de vacío se usan a menudo de modo incorrecto o con una potencia innecesariamente excesiva. Esto tiene como consecuencia unos resultados insatisfactorios, procesos propensos a los fallos o unos costes energéticos u operativos excesivos. Las diez consideraciones que se exponen a continuación han sido recopiladas para ayudarle a usar la tecnología de vacío del modo más efectivo y eficiente posible con el fin de que pueda optimizar sus procesos y reducir sus costes operativos.

1. Comprender la física del vacío

El propósito principal de las bombas de vacío y los sistemas de vacío es extraer el aire de un sistema cerrado para generar vacío. Esto significa que generan un nivel de presión que es menor que la presión atmosférica o ambiental.

En la tecnología de envasado, puede usar el vacío para aspirar, evacuar, conformar, prensar, sostener, trasladar, rellenar y transportar productos. El nivel de vacío depende de la aplicación, pero siempre se sitúa entre 1 y 900 milibares [mbar] (absolutos). Suponiendo una presión atmosférica (presión del aire) de 1.000 mbar, este nivel de vacío se situaría entre el 10 y el 99,9 por ciento (fig. 1).

Además del nivel de vacío que alcanza una bomba de vacío (denominado vacío límite), el caudal de una bomba de vacío es otra variable clave. El caudal indica cuánto aire es capaz de extraer una bomba de vacío dentro de un periodo de tiempo determinado. El caudal se especifica normalmente en metros cúbicos por hora [m3/h]. Ambos parámetros técnicos están interrelacionados. Esta relación se representa en la llamada curva de caudal (fig. 2).

2. Elegir el generador de sistemas de vacío ideal

Hay toda una gama de tipos diferentes de tecnologías de vacío. Las siguientes bombas de vacío o soplantes mecánicas se usan principalmente en el ámbito de la tecnología de envasado (fig. 3):

1: Bombas de vacío de paletas rotativas de funcionamiento en seco
Las bombas de vacío de paletas rotativas de funcionamiento en seco son ideales para gran variedad de procesos de envasado. Estas bombas son capaces de alcanzar un nivel de vacío máximo de 100 mbar. No obstante, el caudal no debe superar 40 m3/h, ya que las paletas de las bombas de vacío más grandes de este tipo se desgastan más y, por consiguiente, provocan aumentos excesivos del esfuerzo de mantenimiento y de los costes relacionados.

2: Bombas de vacío de paletas rotativas lubricadas con aceite
Las bombas de vacío de paletas rotativas lubricadas con aceite alcanzan un nivel de vacío de 0,1 mbar. Son el estándar en el envasado al vacío, pero también se pueden emplear en muchas otras aplicaciones en diferentes industrias. Las bombas de vacío de paletas rotativas son capaces de alcanzar caudales comprendidos entre 3 y 1.600 m3/h. El aceite del fluido de trabajo se transporta en un circuito interno.

3: Bombas de vacío de rotores de uña
Las bombas de vacío de rotores de uña de funcionamiento en seco no requieren ningún fluido de trabajo dentro de la cámara de compresión. Siguen un principio de funcionamiento sin contacto y, por consiguiente, están prácticamente libres de mantenimiento. Alcanzan vacíos límite de hasta 40 mbar y su velocidad de rotación puede regularse entre 20 y 80 hercios, lo que las hace adecuadas para procesos en los que existan requisitos de potencia cambiantes según las necesidades. Los caudales habituales se sitúan entre 40 y 1.000 m3/h.

4: Bombas de vacío de tornillo de funcionamiento en seco
Las bombas de vacío de tornillo de funcionamiento en seco no requieren ningún fluido de trabajo para comprimir el aire extraído. Alcanzan un nivel de vacío de 0,1 mbar o inferior. Puesto que la mayoría de las aplicaciones operan a presiones mucho más altas, las bombas de vacío de tornillo solo se usan, por regla general, en máquinas de envasado al vacío grandes como alternativa a las bombas de vacío de paletas rotativas con un booster de vacío adicional.

5: Soplantes de canal lateral
Una de las características destacadas de las soplantes de canal lateral es su caudal elevado. Como solo alcanzan presiones diferenciales bajas, son capaces de alcanzar únicamente un nivel de vacío máximo de 500 mbar. Por ello, son ideales para las aplicaciones que requieren un caudal elevado en combinación con un nivel de vacío bajo. Aunque las soplantes de canal lateral están exentas de mantenimiento, poseen una eficiencia energética menor, si se utilizan cerca de sus límites de rendimiento.

3. Dimensionamiento del suministro de vacío

Es importante que los usuarios entiendan exactamente su proceso específico y sepan qué nivel de vacío y caudal se requieren para ello. La incertidumbre a menudo provoca la elección de una bomba de vacío de dimensiones excesivas, que genera unos costes energéticos y operativos innecesarios. En los escenarios con parámetros de proceso cambiantes, recomendamos bombas de vacío que puedan controlarse dependiendo de las necesidades y que, o bien mantengan constantemente el nivel de vacío requerido o bien garanticen un caudal consistente. Recomendamos consultar siempre con un especialista en vacío. Busch Vacuum Solutions ofrece auditorías de vacío especiales que examinan los procesos actuales y señalan las áreas de mejoras potenciales.

4. Elegir un suministro de vacío centralizado o individual

La decisión entre un suministro de vacío centralizado para una planta entera o múltiples consumidores de vacío, y un suministro de vacío descentralizado en el que cada máquina individual tenga su propia bomba de vacío, puede tener un impacto decisivo en sus costes de adquisición y operativos. Por ello, es importante sopesar cuidadosamente sus opciones. Las bombas de vacío individuales que se instalan dentro de una máquina o a proximidad inmediata de ella, son más baratas que un suministro de vacío central, en gran medida porque no estará obligado a cubrir los costes de compra e instalación de un sistema de tuberías. Sin embargo, es importante recordar que un suministro central de vacío utiliza menos bombas de vacío que una solución descentralizada. Los costes operativos se reducen porque sus costes energéticos y de mantenimiento son menores. Es más, un suministro de vacío central puede instalarse fuera de las zonas de envasado o de producción. Esto significa que no se genera ruido ni calor en sus estaciones de trabajo. Un suministro de vacío central con una unidad de control hace que sea más sencillo alcanzar los requerimientos de potencia de acuerdo con sus necesidades y puede funcionar en una gama de potencia más amplia. También debería consultar con un experto en vacío a la hora de decidir si va a instalar un suministro de vacío central o no. Busch Vacuum Solutions cuenta con muchas décadas de experiencia en el diseño y la construcción de sistemas de vacío central y puede ofrecer a sus clientes soluciones hechas a medida.

5. Incrementar la eficiencia con depósitos de vacío o pulmón

Los depósitos de vacío instalados en las bombas de vacío individuales, e incluso en los sistemas de suministro de vacío más grandes, pueden ahorrar enormes cantidades de energía. Pueden instalarse entre la bomba de vacío o el sistema de vacío y los consumidores. Usando un sencillo mecanismo de control, es posible mantener el vacío dentro del depósito a un nivel determinado. Una vez alcanzado ese nivel, la bomba de vacío se desconecta automáticamente o pasa a modo de espera. Si la presión dentro del depósito supera un valor definido, la bomba de vacío se conecta de nuevo. Sin este depósito de vacío previo, la bomba de vacío funcionaría a plena potencia todo el tiempo, lo que también supondría un mayor consumo de energía. Utilizar una bomba de vacío con un accionamiento de velocidad variable puede mejorar aún más el ahorro energético. Busch Vacuum Solutions ofrece de manera estándar unidades completas con bombas de vacío reguladas y depósitos de vacío, y fabrica sistemas de vacío individuales con depósitos previos.

6. Trabajar con expertos en vacío

Todas las formas de tecnología de vacío y todas las configuraciones de sistemas de vacío tienen sus ventajas y desventajas. Elegir la mejor solución de vacío requiere un conocimiento profundo de la tecnología de vacío, así como una comprensión de los procesos del usuario. Este es el motivo por el que siempre recomendamos trabajar con un especialista en vacío. Busch Vacuum Solutions posee una red global de especialistas en vacío que se centran en aplicaciones y mercados particulares. Gracias a la amplia gama y cartera de tecnologías de vacío de nuestra empresa, estos especialistas son capaces de ofrecer la solución ideal para cada aplicación individual.

7. Pensar en los costes energéticos

Los costes energéticos de un generador de vacío no se pueden calcular sobre la base de la potencia nominal del motor, porque eso solo proporciona un reflejo limitado del consumo de energía real. La información relativa a la potencia nominal del motor y las especificaciones adicionales de un factor de servicio confunden la cuestión. Aunque este formato está permitido en la norma US NEMA, de hecho sugiere un consumo de potencia menor del que tendría en la práctica. Además, los diferentes tipos de tecnología de vacío consumen distintas cantidades de electricidad en distintos intervalos de presión. A un nivel de vacío entre 0,1 y 10 milibares, una bomba de vacío de paletas rotativas lubricada con aceite solo necesita entre un 40 y un 60 por ciento de la potencia nominal especificada. El consumo de energía solo puede compararse directamente si conoce la potencia en el eje a lo largo de todo el perfil de presión y si conoce las condiciones de presión durante el proceso de envasado. Los fabricantes reconocidos de bombas y sistemas de vacío son capaces de calcular el consumo anticipado de energía para sus clientes.

8. Calcular los costes totales

Cuando vaya a comprar tecnología de vacío, debería hacer mucho más que comparar los costes de inversión y energéticos de las diferentes bombas de vacío y los distintos fabricantes para ayudarle a tomar su decisión. Debe examinar siempre los costes totales anticipados durante un periodo extenso. Pues los costes energéticos y de funcionamiento también pueden variar mucho. Es importante tener en cuenta los trabajos de mantenimiento y el tiempo de parada de producción resultante, los costes de piezas de repuesto y la adquisición y reciclaje de los fluidos de trabajo.

9. Comprobar la disponibilidad del servicio técnico y las piezas de repuesto

La fiabilidad de un proceso de envasado depende normalmente de manera directa de la seguridad operativa de la bomba de vacío o sistema de vacío. Por lo tanto, es importante elegir un proveedor fiable que pueda ofrecerle servicios rápidos y fiables en sus instalaciones y que también le suministre las piezas de repuesto sin retrasos. Busch Vacuum Solutions tiene la red de servicio técnico más grande a nivel global y le ofrece un servicio de emergencia 24 horas.

10. Mirar al futuro: la Industria 4.0

Las bombas de vacío actuales permiten un mantenimiento sencillo con un fácil acceso a todas las piezas relevantes para el servicio técnico. Busch también ofrece servicios contractuales a precio fijo y asume la responsabilidad de la seguridad operativa de sus bombas de vacío y sistemas de vacío. Por consiguiente, el operador está protegido y no necesita mantener su propio equipo de técnicos de servicio. Busch tiene ahora bombas de vacío en su gama de productos que poseen sensores inteligentes para informar al operador o al técnico de servicio en tiempo real acerca de cuáles son los trabajos de mantenimiento pendientes. Es más, también disponemos de ofertas de kits de conversión que pueden emplearse para preparar las bombas de vacío existentes para la Industria 4.0.