LA TEORIA DEL VUOTO
Il vuoto può essere definito come
una pressione inferiore a quella atmosferica.
Al livello del mare, la pressione
atmosferica è solitamente di 1013 mbar.
Ogni pressione inferiore a questo
valore rappresenta un vuoto.
Ciò che accade in effetti
all’interno di un sistema nel quale si vuole creare il vuoto consiste nella
evacuazione delle molecole d’aria all’interno del circuito.
Le due tipologie di applicazione
esistenti sono: circuito a tenuta (ermetico) e circuito con perdite (poroso).
In un circuito a tenuta, la riduzione della densità delle molecole in esso
contenute causa una diminuzione della pressione assoluta del gas residuo,
originando il vuoto.
Per ottenere il vuoto in un circuito
con perdite occorre rimuovere un numero di molecole d’aria superiore a quelle
che sono in grado di rientrare nel sistema.
TERMINOLOGIA
La terminologia utilizzata nel campo
del vuoto deve essere corrente sia nel caso
dei sistemi elettromeccanici che ad aria compressa. Solo parlando la stessa
lingua si possono fare paragoni reali.
I più importanti termini da
comprendere e da utilizzare nello sviluppo di un circuito di vuoto sono:
Vuoto
La pressione od ogni pressione
inferiore a quella atmosferica.
Come detto precedentemente, al
livello del mare la pressione atmosferica è solitamente di 1013 mbar
(millibar); ogni pressione inferiore a questo valore viene definita vuoto.
Portata
La velocità di evacuazione della
pressione atmosferica all’interno di un sistema, oppure la quantità d’aria che
fluisce attraverso una pompa.
Di solito viene misurata in un min.
(lt. al minuto).
La portata determina anche la
capacità di compensare eventuali perdite. La velocità di evacuazione è
inversamente proporzionale al grado di vuoto.
Portata Aria Libera
Determina la quantità di
aria evacuata ad una pressione pari a quella atmosferica.
Il termine viene spesso utilizzato
dai costruttori di pompe a vuoto per indicarne le caratteristiche.
Questo dato spesso può confondere
poiché non indica le prestazioni ai diversi gradi di vuoto.
La portata d’aria libera può essere
paragonata alla cilindrata di un motore che dice poco a riguardo delle sue
caratteristiche di efficienza e prestazioni.
Grado di Vuoto
Il termine definisce il livello di
pressione all’interno di un circuito, che viene solitamente misurato in kPa
(kilo Pascal).
Il gradi di vuoto determina la forza
di sollevamento di una ventosa, o la quantità di atmosfera residua.
L’aumento del grado di vuoto
corrisponde ad una diminuzione della velocità di evacuazione.
Aria Compressa
La fonte di energia che alimenta una
pompa a vuoto del tipo ad eiettori. L’aria compressa è paragonabile
all’elettricità che alimenta una pompa a vuoto elettromeccanica.
Questa viene prodotta da un
compressore, e distribuita mediante delle tubazioni.
Pressione dell’Aria Compressa
La pressione dell’aria compressa viene
misurata in bar.
Le prestazioni ottimali di una pompa
ad aria compressa si ottengono mediante il bilanciamento tra la pressione
erogata dal compressore e la pressione di funzionamento richiesta.
Tempo di Evacuazione
Il tempo che intercorre per evacuare
un dato volume d’aria ad un grado di vuoto prestabilito.
Consumo di Energia
La quantità di energia espressa in
hp, kW, 1/min che una pompa a vuoto necessita per generare il grado di vuoto
desiderato.
Forza di Sollevamento
La capacità di sollevamento di una
ventosa determinata mediante il rapporto tra la pressione e l’area della
superficie di contatto.
Volume
L’area totale di un circuito
comprendente tutti gli spazi nocivi inclusa l’area di applicazione.
Questi rappresentano i termini più importanti
utilizzati nel caso di applicazioni di vuoto.
GRADI DI VUOTO
Il vuoto viene solitamente suddiviso
in tre aree applicative, che dipendono dal grado di vuoto richiesto.
Basso Vuoto
Solitamente impiegato in tutte
quelle applicazioni dove è necessario un elevato flusso d’aria.
In questo segmento solitamente
vengono utilizzate delle pompe elettromeccaniche del tipo a girante. La
serigrafia sui tessuti rientra tra le applicazioni tipiche che necessitano di
un basso grado di vuoto.
Vuoto Industriale
Con il termine vuoto industriale si
intende un vuoto compreso tra 20 e 99 kPa. Questo range comprende la maggior
parte delle applicazioni. Il vuoto industriale viene utilizzato dalla
manipolazione alla termoformatura.
Vuoto di Processo
Trattasi di un grado di vuoto
superiore a 99 kPa. Solitamente l’unità di misura utilizzata è il Torr. Il
flusso di aspirazione è minimo e le applicazioni di tipo scientifico
comprendono simulazioni spaziali.
Il più alto livello di vuoto
raggiunto sulla terra si discosta notevolmente dal valore di vuoto assoluto che
rimane un valore puramente teorico. Anche nello spazio e quindi in assenza di
atmosfera vi è una minima presenza di atomi.
Prodotti del vuoto
POMPE
Sebbene esistano diversi modi per creare
il vuoto, in questa sede tratteremo esclusivamente le “pompe” ad aria compressa
ed elettromeccaniche.
Pompe ad Aria Compressa
Le pompe a vuoto definite
solitamente come generatori di vuoto, utilizzano il principio di Bernulli
basato sull’esistenza di una relazione tra pressione e velocità: l’alta
velocità di un fluido (come aria o acqua) corrisponde ad una bassa pressione e
viceversa.
Venturi a Singolo Stadio
I generatori di vuoto ad aria
utilizzano questo principio che consiste nell’iniezione di aria compressa
all’interno di un ugello conico chiamato eiettore. L’aria compressa, attraverso
l’ugello conico raggiunge una velocità supersonica ( a ) che attira delle
molecole a bassa pressione.
La pressione atmosferica esterna (b)
fluirà, cercando di riportare il sistema in equilibrio. Il mix di aria
compressa passante l’eiettore e l’aria a pressione atmosferica esterna
fluiscono attraverso lo scarico (a + b).
Il grado di vuoto che un eiettore
può raggiungere dipende dalla configurazione dell’eiettore. La maggiore
riduzione della sezione dell’ugello porta ad un aumento della velocità che
corrisponde ad una riduzione di pressione,
Venturi Multi Stadi
Il generatore di vuoto definito come
multi stadi o multi caratteristica utilizza dei multipli di eiettore.
L’aria compressa immessa nella pompa
(1), attraversa il primo eiettore (ugello di Laval). Le migliori prestazioni
dovute al maggior numero di stadi con relativo eiettore (3) consentono di
ottimizzare i rendimenti della pompa. Ogni stadio (A,B,C,D) è in grado di
raggiungere un diverso livello di vuoto.
Quando la pressione presente nello
stadio comune (4) a causa dell’azione combinata dei vari eiettori (5) raggiunge
un valore superiore all’eiettore di riferimento causa la chiusura in sequenza
delle singole membrane in gomma (7) lasciando aperto solo lo stadio dell’alto
vuoto (8).
L’atmosfera esterna (6) fluisce
attraverso lo stadio comune nel tentativo di riequilibrare la pressione nel
sistema. L’aria compressa (1) e l’atmosfera esterna (6) si miscelano fluendo
attraverso lo scarico (1+6).
Unità Multi Stadio
Il processo precedentemente
descritto viene eseguito in millesimi di secondo, e si ripete di continuo con
l’aumentare od il diminuire del grado di vuoto, a seconda delle perdite del
circuito.
Confronto tra Singolo Stadio e Multi
Stadio
Da valutare in questo tipo di
confronto il consumo di aria compressa. Per le pompe a singolo stadio, il
rapporto tra consumo e portata d’aria aspirata non è mai superiore a 1:1 e non
è raro incontrare eiettori con rendimenti pari a 2 0 3:1. Storicamente questo
ha portato ad una considerazione di inefficienza del sistema.
La pompa multi stadi sfrutta invece
l’energia cinetica dell’aria compressa abbinata ad ugelli di Laval che
attraversando una serie di eiettori opportunamente dimensionati permette una
espansione graduale dell’aria.
In questo caso il rapporto tra
consumo e portata d’aria aspirata risulta mediamente tre volte più efficiente
con un rendimento pari a 3:1.
Grandi variazioni anche per il
livello di rumorosità di 90 decibel per il singolo stadio che nel caso del
multi stadio viene ridotto a valori compresi tra 55 e 75 dBA ( confrontare
nella sezione tabelle quella relativa ai livelli di rumorosità).
Pompa Elettromeccanica
Questo tipo di pompa dispone solitamente
di un motore elettrico ma può anche essere dotato di un motore a combustione
interna.
La pompa elettromeccanica sfrutta il
principio di funzionamento del compressore in senso inverso prelevando l’aria
da un volume chiuso, immettendola in ambiente.
Esistono tre versioni di pompe
elettromeccaniche disponibili sia nella versione a secco che lubrificata.
Pompa a Canale Laterale
Trattasi di una pompa che sfrutta il
principio di funzionamento inverso del ventilatore,
La pompa a canale laterale consente di
raggiungere elevate portate d’aria con un basso livello di vuoto.
Tra le applicazioni comuni possiamo
rilevare l’evacuazione di fumi (ventilazione) e la manipolazione dei tessuti.
Pompa a Palette
La pompa a palette viene largamente
utilizzata nel settore industriale. Le lamelle fissate all’albero motore
ruotano ad elevata velocità. Durante la rotazione attraverso una feritoia viene
intrappolata e trascinata dall'’aria, creando il vuoto alle sue spalle.
Le feritoie generalmente in carbonio
richiedono tolleranze estremamente limitate.
La versione monostadio raggiunge un
grado di vuoto di 90 kPa mentre quella a due stadi di 99 kPa.
Prodotti del vuoto
Pompa a Pistone
L’oscillazione generata dal pistone
consente lo spostamento interno dell’aria. Rispetto alle altre pompe
elettro-meccaniche risulta essere più silenziosa, compatta e leggera.
Utilizzata solitamente in
applicazioni dove non è richiesta una grande portata d’aria.
La versione monostadio raggiunge un
grado di vuoto di 85 kPa mentre quella a due stadi di 95 kPa.
La scelta tra una pompa a secco o
lubrificata dipende dal tipo di applicazione.
La pompa a secco si utilizza in
applicazioni dove la presenza di nebbie e vapori d’olio non è tollerata.
Richiede una minore manutenzione e non necessita di continui rabbocchi di olio.
La pompa lubrificata richiede una
maggiore manutenzione ma offre come vantaggio un maggior grado di vuoto dovuto
alla tenuta creata dal lubrificante. Può operare a basse temperature e le parti
soggette a minore usura e corrosione hanno una durata superiore del 50%.
VENTOSE
La ventosa aderisce alla superficie
di un oggetto nel momento in cui la pressione esterna circostante (pressione
atmosferica) è maggiore della pressione esistente tra la ventosa e la superficie
dell’oggetto.
Al fine di creare una bassa
pressione all’interno della ventosa, quest’ultima può essere collegata ad una
pompa di vuoto. La forza di sollevamento della ventosa dipenderà dal grado di
vuoto raggiunto dalla pompa e dalla sua capacità di compensare le perdite.
La ventosa rappresenta un sistema
efficace, semplice ed economico per la movimentazione di oggetti con forma e
superficie estremamente variabile.
La ventosa può essere piana, ovale, conica, a soffietto con
la possibilità di aggiunger accessori tra cui valvole e filtri.
Ogni ventosa nasce con l’obiettivo
di soddisfare una particolare applicazione di vuoto.
Ventosa Piana
Ventosa utilizzata per la
movimentazione di lastre ed in quelle applicazioni dove la forza di
sollevamento è parallela al piano di presa.
I rinforzi interni favoriscono la
stabilità e rendendola idonea per la manipolazione di oggetti pesanti.
Ventosa Piana con Tastatore
La ventosa piana può essere dotata
di una valvola conica ideata per ridurre le perdite.
La valvola si apre solo quando viene
premuta dall’oggetto che si vuole sollevare. I vantaggi che ne derivano sono
maggiore sicurezza, minore consumo d’aria e rapidità di intervento poiché il
circuito della ventosa viene evacuato prima di essere aperto.
Ventosa a Soffietto
Questa
versione consente la manipolazione di particolari leggeri in applicazioni dove
la forza di sollevamento è parallela al piano di presa. Il movimento del
soffietto permette di compensare le regolarità della superficie e l’altezza dell’oggetto.
Ventosa a Soffietto Lungo
Stesse
caratteristiche della versione precedente ma con una maggiore compensazione in
altezza.
Questa ventosa non può essere
sottoposta ad elevati gradi di vuoto.
Ventosa Ovale
La ventosa viene utilizzata per il sollevamento
di oggetti aventi forma allungata o in applicazioni dove la limitazione di
spazio preclude l’utilizzo di una ventosa circolare.
Ventosa a Cono Profondo
Questa ventosa consente il
sollevamento di oggetti con superficie curva od irregolare.
La presa che può anche avvenire
sull’angolo la rende molto versatile. La ventosa non può essere utilizzata su
superfici piane e tende a deformarsi se sottoposta ad alti gradi di vuoto.
ACCESSORI
La miglior garanzia di
funzionamento, per un sistema di sollevamento con ventose, è rappresentata
dalla scelta dell’accessorio idoneo alla applicazione.
Di seguito vengono presentati alcuni
accessori per far fronte alla maggior parte delle esigenze.
Compensatore di Livello
Questo accessorio consente di
ovviare a differenze di altezza, ad esempio in sistemi di sollevamento dove le
ventose sono fissate su una struttura rigida.
Quando una ventosa deve essere
utilizzata sul braccio di un robot o in un sistema similare, l’impiego del
compensatore di livello permette di posizionare i particolari esattamente
l’altezza richiesta. Il dispositivo garantisce inoltre, entro un certo limite,
l’assorbimento di eventuali contraccolpi.
Giunto Sferico
nel caso di
movimentazione di oggetti pesanti, la ventosa può trovarsi sottoposta a
sollecitazioni di flessione. La ventosa dotata di giunto sferico consente al
sistema di adeguarsi alle flessioni provocate dal peso.
Adattatore Angolare
Da
utilizzarsi per le connessioni del vuoto quando si è in presenza di spazi ristretti.
L’adattatore multi porte permette il montaggio verticale della ventosa e
semplifica le operazioni di cablaggio di una serie di ventose.
Filtri
La filtrazione è un elemento che
determina la frequenza di manutenzione della pompa a vuoto. Ad esempio la
polvere della carta può causare una eccessiva usura alle palette o al motore
della pompa elettro-meccanica, come può ostruire gli eiettori di una pompa
pneumatica.
Attualmente sono disponibili diverse
versioni di filtro. Il filtro del vuoto in plastica con il suo contenitore
trasparente, consente di visualizzare lo stato di usura dell’elemento
filtrante. Il filtro del vuoto in acciaio oltre ad essere più resistente
risulta avere una maggiore superficie filtrante.
In spazi veramente ridotti il filtro
in linea è in grado di garantire un eccellente risultato. Ovviamente i filtri
differiscono come porosità. Assicurarsi di utilizzare un filtro con una
porosità adeguata a proteggere la pompa.
Tubi
L’uso corretto di manicotti e
tubazioni migliora le prestazioni dell’applicazione.
Spesso si sceglie un tubo con
diametro interno troppo piccolo nel tentativo di ridurre il volume che deve
essere evacuato. Un restrizione limita estremamente in flusso danneggiando la
nostra applicazione.
Sostituire un manicotto da ½”
con ¼” pur riducendo in volume, a volte
rende il tempo di evacuazione superiore. Altro fattore da considerare è quello
di utilizzare tubazioni testate per il vuoto. Il tubo in poliuretano quando è
troppo sottile per effetto combinato del vuoto e della temperatura, può
collassare occludendo il passaggio dell’aria.
E’ importante consentire alla pompa
di sfruttare le sue caratteristiche. Le incaute restrizioni limitano le
naturali caratteristiche della pompa.
Controlli
Alcune applicazioni necessitano di
un segnale che comunichi il raggiungimento del grado di vuoto richiesto oppure,
rilevi la presenza del pezzo.
Il dispositivo può essere tarato
come un interruttore che chiude il circuito ed invia un segnale. Questa
funzione utilizzata come sicurezza, impone al sistema di raggiungere un certo
grado di vuoto prima di dare il consenso al sollevamento.
Ovviamente il livello di vuoto sarà
tale da garantire un fattore di sicurezza di almeno 2:1.
Dispositivi analoghi vengono utilizzati
per controllare il funzionamento della pompa, trattenere il vuoto e gestire il
ciclo di una macchina.
CONSUMO ENERGETICO AI DIVERSI GRADI DI VUOTO
Qualunque pompa a vuoto si utilizzi
il consumo di energia aumenta con l’aumentare del grado di vuoto.
Questo aumento non lineare viene
definito asintotico. Di conseguenza, è consigliabile operare al più basso grado
di vuoto possibile per evitare sprechi energetici.
Un modo eccellente per illustrare la
crescita asintotica del consumo di energia è quella di usare un cilindro con un
pistone.
A 101,3 kPa, il pistone nel cilindro
è posto a 0,1 m dal fine corsa.
Per ottenere 40,52 kPa, il pistone
deve essere tirato di 0,25 m, che equivale a 2,5 volte l’energia richiesta o
consumata.
Se il livello deve essere portato da
40,52 a 10,13 kPa, il pistone deve essere tirato da 0,25 a 1 m.
Il movimento è 4 volte maggiore, e
si traduce nel 400% di energia richiesta o consumata.
Da 10,13 a 0,1013 kPa, il consumo di
energia aumenta di 100 volte.
Tutto ciò viene definito con la
legge di Boyle/Mariotte che dimostra come la riduzione di pressione implichi un
aumento del volume da evacuare.
Le ventose non devono essere
sottoposte senza necessità ad un alto livello di vuoto. Un elevato grado di
vuoto oltre a causare una eccessiva usura, richiede come abbiamo già visto, un
notevole dispendio energetico.
Con un aumento del livello del vuoto
da 60 a 90 kPa, la forza aumenta del 20-30%, mentre la richiesta energetica
incrementa con un fattore pari a 10.
Poiché la forza di sollevamento
disponibile è direttamente proporzionale all’aria della ventosa, si consiglia
di mantenere un livello di vuoto basso ed aumentare l’aria di quest’ultima,
quando è necessaria una maggiore forza di sollevamento.
Capacità di sollevamento in relazione all’area
Circuiti in depressione
TIPI DI APPLICAZIONE
Come accennato precedentemente, è
importante utilizzare la stessa terminologia quando si studia un circuito.
I tipi di circuito esistenti possono
essere definiti a tenuta (non poroso) e aperto (poroso). Già in fase di
progetto occorre assegnare al circuito uno specifico grado di vuoto poiché
questo influirà notevolmente sulla riuscita dell’applicazione.
Applicazione a tenuta (non porosa)
Per realizzare questo circuito
occorre considerare il volume, il grado di vuoto ed il tempo di evacuazione.
Funzioni come controllo del vuoto
raggiunto, dispositivo di risparmio energetico e filtro vengono considerati
opzioni. L’esempio consiste nello svuotamento di un serbatoio.
Per iniziare occorre conoscere il
volume totale da evacuare. Questo comprende il serbatoio, la tubazione ed il
filtro. Di seguito occorre stabilire il grado di vuoto necessario ed eseguire
l’applicazione e la velocità di evacuazione determinata dal tempo ciclo
macchina.
La scelta della pompa dipende
esclusivamente da questi parametri (la quantità d’aria aspirata determina la
velocità della pompa; maggiore è la
portata minore è il tempo di evacuazione).
La tubazione riveste una certa importanza
poiché se di sezione troppo piccola limita il flusso di aspirazione. La
soluzione migliore consiste nell’utilizzare tubi di sezione pari all’attacco di vuoto in uscita dalla pompa.
Una volta evacuato il volume nei termini stabiliti si potrà cercare di affinare
il circuito con un interruttore di vuoto (vacuostato) che ci segnali il
raggiungimento del grado di vuoto finale.
Utilizzando una pompa
elettro-meccanica, una valvola posizionata tra serbatoio e pompa interviene
quando si raggiunge il grado di vuoto stabilito. La pompa resta in funzione
mentre, la valvola consente di prelevare aria a pressione atmosferica
necessaria al suo raffreddamento.
Nel circuito pneumatico la valvola
viene posizionata sull’alimentazione dell’aria compressa della pompa. Raggiunto
il vuoto la valvola interviene disattivandola. In questo caso viene posta una
valvola di non ritorno tra serbatoio e pompa per prevenire eventuali perdite.
La maggiore causa dei guasti è
dovuta alla mancanza o inefficienza del filtro. Un adeguato sistema filtrante
previene onerosi interventi di manutenzione. Elenco dei parametri necessari
allo sviluppo di un circuito a tenuta:
1.
volume
totale sistema?
2.
grado
di vuoto?
3.
tempo
ciclo?
4.
dimensione
tubi?
5.
controlli
e sicurezze?
Applicazione aperta (porosa)
Il sollevamento o la manipolazione
di un oggetto richiede l’uso di una ventosa. La gamma disponibile consente di
far fronte alle differenti superfici dei materiali.
Prima di addentrarci sulle
caratteristiche di configurazione della ventosa, occorre capirne il suo
funzionamento. La ventosa aderisce alla superficie di un oggetto nel momento in
cui la pressione esterna circostante è maggiore della pressione esistente tra
la ventosa e la superficie dell’oggetto. Per ridurre la pressione all’interno
della ventosa occorre collegarla ad una pompa a vuoto.
Per progettare il circuito occorre
partire dal punto di contatto tra ventosa e oggetto per poi risalire verso la
pompa a vuoto. Il metodo consente il corretto dimensionamento dei componenti e
le migliori prestazioni.
Prima di selezionare una ventosa
occorre considerare la superficie, la conformazione, la direzione di
sollevamento, il peso e la porosità dell’oggetto.
VENTOSE
Sollevamento parallelo e perpendicolare
Superficie e Conformazione
Una valutazione visiva oltre a
evidenziarne le dimensioni identifica se l’oggetto è curvo o piano.
Utilizzare la ventosa che meglio si
adatta alla superficie è essenziale. Un ulteriore contributo potrebbe venire
dall’analisi della conformazione dell’oggetto.
Un esame più accurato potrebbe
evidenziare una certa rugosità che oltre a limitare l’impiego delle ventose
rappresenta una potenziale perdita.
Porosità
Quale è la porosità del materiale?
Questa domanda risulta essere molto importante per la definizione del formato
delle ventosa e per il dimensionamento della pompa. La porosità viene definita
come quantità di aria a pressione atmosferica che passa attraverso un materiale
sottoposto ad una depressione. Il vetro non consente il passaggio d’aria
mentre, la carta è piena di minuscoli pori.
Materiale
Spesso occorre verificare la
temperatura di lavoro necessaria ad eseguire quella particolare applicazione.
Temperature troppo elevate come nella
termoformatura, o troppo basse impongono l’uso di ventose con mescole speciali.
Il silicone rappresenta la soluzione migliore anche se esiste il rischio del
rilascio di piccole particelle (alone) che rende difficile un eventuale
successiva verniciatura.
Peso e Dimensione
Per sollevare un’oggetto è
indispensabile conoscerne il peso e le dimensioni. Questi due parametri
determinano il numero ed il diametro delle ventose. Il progettista dovrebbe
prevedere sempre un fattore sicurezza di almeno 2:1.
Vedi schema
La dimensione della ventosa ne
determina la sua collocazione. Per bilanciare il dispositivo di sollevamento è
necessario posizionare le ventose in corrispondenza del centro di gravità
dell’oggetto.
Scelta della Ventosa
Una volta determinati peso e
dimensione dell’oggetto, si devono logicamente stabilire tipo e diametro della
ventosa. Come visto in precedenza, esistono più configurazioni di ventosa per
consentire di adattarsi alla superficie da manipolare.
Utilizzare sempre la ventosa più
grande possibile ci permette di diminuire il grado di vuoto.
Questa soluzione offre una serie di
vantaggi tra cui minore tempo di evacuazione, ridotti consumi e maggiore durata
meccanica della ventosa.
Elenco Parametri da Verificare
·
Utilizzare
la ventosa idonea all’applicazione
·
Fare
attenzione al tipo di materiale ed alla conformazione della superficie
·
Determinare
il tipo di materiale della ventosa idoneo all’applicazione
·
Progettare
il sistema con un fattore di sicurezza di almeno 2
·
Conoscere
le eventuali forze dinamiche che potrebbero influenzare l’applicazione
·
Distribuire
le ventose in relazione al centro di gravità
·
Differenti
modelli di ventosa richiedono una collocazione diversa
·
Utilizzare
gli accessori idonei all’applicazione
·
Considerare
il tipo di finitura della superficie (il silicone non è adatto su superfici che
devono poi essere verniciate)
Scelta della Pompa
Selezionati i componenti che la
precedono occorre dimensionare la pompa considerando quanto segue:
·
Il
circuito è centralizzato o decentralizzato?
·
Quale
è la velocità dell’applicazione?
·
Qual’è
il volume da evacuare?
·
Porosità
del materiale?
·
Quale
è il grado di vuoto richiesto?
Con il termine centralizzato o
decentralizzato occorre definire se ci riferiamo ad un impianto o ad una singola
applicazione della macchina. Il motivo su cui far ricadere la scelta può
dipendere da diversi fattori.
Per esempio, se una grande pompa a
vuoto centralizzata è in grado di soddisfare il bisogno di una macchina o
addirittura dell’intero stabilimento, un eventuale guasto può compromettere
l’intera produzione. Inoltre, eventuali particolari situazioni possono
influenzare negativamente il rendimento del sistema come nel caso in cui le
ventose non a contatto riducono le prestazioni della macchina.
Ovviamente la manutenzione in questi
casi è molto più semplice poiché si tratta di controllare una sola pompa.
Confronto tra Sistema Centralizzato e Decentralizzato
Il circuito decentralizzato comprende
più pompe che agiscono singolarmente sulle applicazioni. Il sistema necessita
di un certo sincronismo e di maggiori costi di manutenzione. Un circuito
decentralizzato resta comunque indipendente e non influenza il rendimento della
macchina.
La velocità dell’applicazione
determina la portata che per definizione è la quantità d’aria a pressione
atmosferica che passa attraverso una pompa. Uno svuotamento rapido può
dipendere dal dimensionamento della pompa e dal controllo delle perdite.
Il volume totale è la somma
geometrica delle parti interposte tra pompa e applicazione ed include la
ventosa, il tubo ed il filtro. Maggiore è il volume, maggiore sarà il tempo
necessario a raggiungere il grado di vuoto stabilito.
La porosità o perdita è determinante
per la riuscita dell’applicazione. Materiale come il cartone ondulato che non
ha una struttura compatta, consente il passaggio della pressione atmosferica
attraverso i suoi pori.
Maggiore è la porosità, maggiore
sarà la portata necessaria a raggiungere e mantenere il grado di vuoto
richiesto.
La porosità può essere compensata
con una pompa di portata superiore e da un attento controllo delle perdite.
Come già citato in precedenza, si
consiglia di lavorare ad un basso grado di vuoto poiché il consumo energetico
aumenta in modo asintottico.
VUOTO E ALTITUDINE
Le applicazioni di vuoto utilizzano
la forze esercitata dalla pressione atmosferica.
Il variare della pressione atmosferica
corrisponde ad una variazione di vuoto.
Ciò significa che in ogni
applicazione la pressione barometrica e l’altitudine riferita al livello del
mare devono essere tenute in considerazione.
Un aumento di altitudine corrisponde
ad una diminuzione della pressione atmosferica e quindi della forza disponibile
per l’applicazione del vuoto.
Per esempio a Genova la pressione è
di 1013 mbar (livello del mare) mentre a L’Aquila a causa dell’altitudine la
pressione scende a 790 mbar.
Un’applicazione progettata per
manipolare 50 Kg al livello del mare potrebbe sollevare solo 39 Kg ad una
altitudine di 2000 metri.
Tratto dal: “Manuale del Vuoto” edito dalla PIAB srl – Torino – www.piab.it