10 aspetos a ponderar para a utilização ideal da tecnologia de vácuo

A tecnologia de vácuo desempenha um papel fundamental no embalamento de bens alimentares e outros produtos. O vácuo é necessário em todos os processos, desde o embalamento a vácuo ao embalamento em bolsa tubular, blister e por termoformagem. Sem o vácuo, também seria impossível processar e transportar caixas de cartão ou automatizar os sistemas de paletização ou de order picking. Diversas máquinas de enchimento também utilizam vácuo para encher as embalagens com o respetivo produto ou para processar o embalamento (pegar e posicionar).

Ao contrário da tecnologia de ar comprimido, muitos utilizadores consideram a tecnologia de vácuo bastante difícil de compreender. É por esse motivo que as bombas de vácuo são frequentemente utilizadas de forma incorreta, ou com um rendimento desnecessariamente excessivo. Isto leva a resultados insatisfatórios, processos propícios às interrupções ou custos energéticos ou operacionais excessivos. Os 10 pontos a considerar abaixo foram elaborados para o(a) ajudar a utilizar a tecnologia de vácuo da forma mais eficaz e eficiente possível, para que possa otimizar os processos e reduzir os custos operacionais.

1. Compreender o princípio físico do vácuo

O objetivo principal das bombas de vácuo e dos sistemas de vácuo é a aspiração do ar de um sistema fechado, para gerar vácuo. Isto significa que geram um nível de pressão inferior ao da pressão atmosférica ou ambiental.

Na tecnologia de embalamento, o vácuo pode ser utilizado para aspirar, evacuar, moldar, pressionar, fixar, mover, encher e transportar. O nível de vácuo utilizado depende da aplicação, mas é sempre de 1 a 900 milibar [mbar] (absoluto). Pressupondo uma pressão atmosférica (pressão do ar) de 1000 mbar, este nível de vácuo seria de entre 10 e 99,9 por cento (fig. 1).

Adicionalmente ao nível de vácuo alcançado por uma bomba de vácuo (designado de pressão final), o caudal de uma bomba de vácuo também é uma variável essencial. O caudal indica a quantidade de ar que uma bomba de vácuo consegue extrair num determinado período de tempo. Por norma, o caudal é especificado em metros cúbicos por hora [m3/h]. Os dois parâmetros técnicos estão inter-relacionados. Esta relação é representada na chamada curva de caudal (fig. 2).

2. Escolher o gerador de vácuo ideal

Existe uma panóplia de diferentes tipos de tecnologias de vácuo. As seguintes bombas de vácuo ou ventiladores mecânicos são principalmente utilizados na área da tecnologia de embalamento (fig. 3):

1. Bombas de vácuo de palhetas rotativas de funcionamento a seco
As bombas de vácuo de palhetas rotativas de funcionamento a seco são ideais para uma variedade de processos de embalamento. Estas bombas conseguem alcançar um nível de vácuo máximo de 100 mbar. No entanto, o caudal não deve exceder os 40 m3/h, uma vez que as palhetas nas bombas de vácuo maiores deste tipo estão sujeitas a um maior desgaste, pelo que poderá resultar num aumento excessivo dos esforços de manutenção e dos respetivos custos.

2. Bombas de vácuo de palhetas rotativas lubrificadas a óleo
As bombas de vácuo de palhetas rotativas lubrificadas a óleo alcançam um nível de vácuo de 0,1 mbar. Elas representam o padrão no embalamento a vácuo, mas também podem ser utilizadas em inúmeras aplicações industriais. As bombas de vácuo de palhetas rotativas conseguem alcançar caudais de 3 a 1600 m3/h. O óleo operacional é transportado num circuito interno.

3. Bombas de vácuo de rotores de garra a seco
As bombas de vácuo de rotores de garra a seco não requerem quaisquer fluidos operacionais na câmara de compressão. Elas possuem um princípio de funcionamento sem contacto, pelo que são praticamente livres de manutenção. Estas bombas atingem pressões finais de até 40 mbar e podem ser reguladas a velocidades de rotação entre 20 e 80 Hertz, tornando-as adequadas para processos nos quais seja necessário cumprir requisitos de rendimento variáveis em função da solicitação. Os caudais mais comuns situam-se entre 40 e 1000 m3/h.

4. Bombas de vácuo de parafuso a seco
As bombas de vácuo de parafuso a seco também prescindem de fluidos operacionais para a compressão do ar extraído. Elas atingem um nível de vácuo de 0,1 mbar e menos. Uma vez que a maioria das aplicações decorre a pressões muito superiores, regra geral, as bombas de vácuo de parafuso são utilizadas apenas em máquinas de embalamento a vácuo maiores, como alternativa às bombas de vácuo de palhetas rotativas com booster de vácuo adicional.

5. Ventiladores de canal lateral
Uma das características distintivas dos ventiladores de canal lateral é o seu caudal elevado. Uma vez que atingem apenas pressões diferenciais baixas, só conseguem alcançar um nível de vácuo máximo de 500 mbar. Por conseguinte são perfeitamente adequados para aplicações que requeiram um caudal elevado em combinação com um nível de vácuo reduzido. Embora os ventiladores de canal lateral sejam livres de manutenção, são menos eficientes a nível energético se forem utilizados a níveis de desempenho próximos do seu limite.

3. Dimensionamento do fornecimento de vácuo

É importante que os utilizadores compreendam exatamente o seu processo em particular e que saibam qual o nível de vácuo e caudal necessários para o mesmo. A incerteza muitas vezes fá-los escolher uma bomba de vácuo com dimensões excessivas, o que resulta em custos energéticos e operacionais desnecessários. Em situações com parâmetros do processo variáveis, recomendamos a utilização de bombas de vácuo que possam ser controladas em função da solicitação, e que mantenham o nível de vácuo requerido ou assegurem um caudal consistente. Recomendamos que consulte sempre um especialista em vácuo. A Busch Vacuum Solutions oferece auditorias de vácuo especiais, através das quais examina os processos atuais e destaca áreas com potencial de melhoramento.

4. Escolher entre um fornecimento de vácuo centralizado ou local

A escolha entre um fornecimento de vácuo centralizado para uma fábrica inteira ou vários consumidores de vácuo, e um fornecimento de vácuo descentralizado, no qual cada máquina individual dispõe da sua própria bomba de vácuo, pode ter um impacto decisivo sobre os seus custos de aquisição e operacionais. Por conseguinte, é importante ponderar bem os prós e os contras das suas opções. Bombas de vácuo individuais instaladas dentro de uma máquina ou nas proximidades desta são mais baratas do que um fornecimento de vácuo centralizado, especialmente, por assim não ter de suportar os custos associados à compra e instalação de um sistema de tubagens. No entanto, é importante lembrar que um fornecimento vácuo centralizado utiliza muito menos bombas de vácuo do que uma solução descentralizada. Os custos operacionais são reduzidos, pois os custos de manutenção e energéticos são inferiores. Além disso, um fornecimento de vácuo centralizado pode ser instalado fora das áreas de embalamento ou produção. Isso significa que não há um acréscimo de ruído ou de calor nas suas estações de trabalho. Um fornecimento de vácuo centralizado com painel de controlo também facilita o cumprimento dos requisitos de rendimento com base na solicitação, e pode ser operado numa maior faixa de rendimento. Também deverá consultar um especialista em vácuo quando tomar a sua decisão a favor ou contra um fornecimento de vácuo centralizado. A Busch Vacuum Solutions tem muitas décadas de experiência na conceção e construção de sistemas de vácuo centralizados e é capaz de oferecer soluções feitas à medida do cliente.

5. Aumentar a eficiência com recipientes ou acumuladores de vácuo

Os recipientes de vácuo em bombas de vácuo individuais ou até em sistemas de fornecimento de vácuo maiores podem contribuir para uma grande poupança energética. Estes podem ser instalados entre a bomba de vácuo ou o sistema de vácuo e os consumidores. Utilizando um mecanismo de controlo simples, o vácuo no recipiente pode ser mantido num determinado nível. Assim que esse nível for atingido, a bomba de vácuo desliga-se automaticamente ou muda para o modo de standby. Se a pressão no recipiente subir acima de um valor definido, a bomba de vácuo volta a ligar-se automaticamente. Sem este recipiente de vácuo a montante, a bomba de vácuo funcionaria permanentemente, ou seja, também iria consumir mais energia. A utilização de uma bomba de vácuo com variação de velocidade pode contribuir para uma poupança energética ainda maior. A Busch Vacuum Solutions oferece unidades completas com bombas e recipientes de vácuo regulados de série, e constrói sistemas de vácuo individuais com recipientes a montante.

6. Trabalhar com especialistas em vácuo

Todas as formas da tecnologia de vácuo e todas as configurações dos sistemas de vácuo têm as suas vantagens e desvantagens. A escolha da melhor solução de vácuo requer conhecimentos aprofundados sobre a tecnologia de vácuo, assim como dos processos do utilizador. É por isso que recomendamos que trabalhe sempre com um especialista em vácuo. A Busch Vacuum Solutions tem uma rede global de especialistas em vácuo focados em aplicações e mercados individuais. Graças ao vasto e abrangente portfólio de tecnologias de vácuo da empresa, estes especialistas são capazes de oferecer a solução ideal para cada aplicação individual.

7. Ponderações sobre os custos energéticos

Os custos energéticos de um gerador de vácuo não podem ser calculados com base na potência nominal do motor, pois isso dá uma ideia limitada da energia realmente consumida. As informações sobre a potência nominal do motor e a especificação adicional de um fator de serviço complicam ainda mais o assunto. Embora este formato seja permitido segundo o padrão americano NEMA, ele promete um consumo energético inferior ao que realmente se atingiria na prática. Para além disso, os diferentes tipos de tecnologias de vácuo consomem diferentes quantidades de eletricidade nos diferentes intervalos de pressão. Com um nível de vácuo de 0,1 a 10 milibar, uma bomba de vácuo de palhetas rotativas lubrificada a óleo precisa apenas de 40 a 60 por cento da potência nominal especificada. O consumo energético só pode ser comparado diretamente se conhecer a potência no veio do motor ao longo de todo o perfil de pressão, e se conhecer as condições de pressão ao longo do processo de embalamento. Os fabricantes de bombas e sistemas de vácuo de renome conseguem calcular o consumo energético de antemão para os seus clientes.

8. Cálculo dos custos totais

Quando adquirir tecnologia de vácuo, não basta comparar os custos de investimento e energéticos de diferentes bombas de vácuo de diferentes fabricantes para tomar uma decisão informada. Preste sempre atenção à previsão dos custos totais ao longo de um período de tempo alargado. Tal como os custos energéticos, os custos operacionais também podem variar muito. É importante não se esquecer dos trabalhos de manutenção e dos respetivos tempos de inatividade, custos associados a peças sobressalentes e na aquisição e eliminação de fluidos operacionais.

9. Verificação da disponibilidade de serviços e peças sobressalentes

Por norma, a fiabilidade de um processo de embalamento depende diretamente da segurança operacional da bomba ou sistema de vácuo. Por conseguinte, é importante que escolha um fornecedor de confiança que ofereça serviços rápidos e fiáveis nas suas instalações e que também lhe possa fornecer peças sobressalentes sem demoras. A Busch Vacuum Solutions dispõe da maior rede de serviços global e oferece um serviço de emergência 24 horas por dia.

10. Olhando para o futuro: Indústria 4.0

As bombas de vácuo modernas são fáceis de manter, proporcionando um acesso simples a todas as peças relevantes em termos de manutenção. A Busch também oferece serviços contratuais a uma taxa fixa e assume toda a responsabilidade pela segurança de funcionamento das suas bombas e sistemas de vácuo. Assim, o operador fica protegido e não precisa de ter uma equipa de técnicos de serviço própria. O portfólio de produtos da Busch conta agora com bombas de vácuo que dispõem de sensores inteligentes para informar em tempo real o operador ou o técnico de serviço sobre trabalhos de manutenção pendentes. Além disso, também dispõe de kits de reequipamento que podem ser utilizados para preparar as bombas de vácuo existentes para a Indústria 4.0.