tÉcnicas de vacÍo Índice 1. introducción 2.¿qué es vacío? 3.formas de vacío 4.clasificación...

TÉCNICAS DE VACÍO

ÍNDICE

1. Introducción2. ¿Qué es vacío?3. Formas de vacío4. Clasificación del vacío5. Instrumentos de medición6. Unidades de medida7. Formas de producción del vacío8. Elementos de trabajo (ventosas)

PRINCIPIOS BÁSICOS

Valores de la presión del vacío:

Presión relativa: Valor tomado respecto de la presión atmosférica

Presión absoluta: Valor tomado en relación al punto cero absoluto

PRINCIPIOS BÁSICOS

TABLA DE EQUIVALENCIAS DE UNIDADES DE PRESIÓN

--------1,31 . 10-31,33 . 10-31,93 . 10-2133,2881,35 . 10-31 mmHg

760--------1,013414,6971,01 . 1051,03331 atm

7500,9867--------14,5031051,01961 bar

51,7190,06800,0689--------6897,270,07031 PSI

7,5 . 10-39,8 . 10-610-514,49 . 10-5--------1,01 . 10-51 Pa

7360,96770,98114,2239,81 . 104--------1 Kgf/cm²

mmHgatmbarPSIPaKgf/cm²=

PRINCIPIOS BÁSICOS

Presión positiva

PRINCIPIOS BÁSICOS

Presión negativa

PRINCIPIOS BÁSICOS

Ejemplo electrodoméstico

PRINCIPIOS BÁSICOS

Ejemplo uso oleohidráulico

PRINCIPIOS BÁSICOS

Unidades de medida: En la práctica con el vacío se utilizan unidades porcentuales en relación a la presión ambiental, pero la medida actualmente utilizada en la medición del vacío es el Pascal (Pa). Técnicamente se utiliza el Kilopascal (1 Kpa = 1000 Pa) y el Megapascal (1 MPa = 1.000.000 Pa), sin embargo, es también frecuente utilizar el Hectopascal (HPc = 1.000 Pa) porque en la práctica el cálculo para transformar a milibar es sencillo.

1 Kpa= 1000 Pa

1 mPa= 1.000.000 Pa

1 hPc= 1.000 Pa

1 hPa= 1 mBar

PRINCIPIOS BÁSICOS

Las medidas de vacío son comúnmente expresadas en %, MMHg, atm, Kgcm2 y Kpa

Presión absoluta

Vacío relativo bar Kpa atm mmhg

900 10% -0,101 -10,1 -0,103 -76800 20% -0,203 -2,03 -0,207 -152700 30% -0,304 -3,04 -0,31 -228600 40% -0,405 -4,05 -0,413 -304500 50% -0,507 -5,07 -0,517 -380400 60% -0,608 -6,08 -0,62 -456300 70% -0,709 -7,09 -0,723 -532200 80% -0,811 -8,11 -0,823 -608100 90% -0,912 -9,12 -0,93 -684

Tabla de cálculo de vacío/presión

PRINCIPIOS BÁSICOS

La atmósfera y sus efectos sobre la técnica de vacío

60% de vacío= -600 mbar a nivel del mar 60% de vacío= -550 mbar a 600 Mts sobre el NM 60% de vacío= -450 mbar a 2000 Mts sobre el NM 60% de vacío= -300 mbar a 5500 Mts sobre el NM

Si la altitud aumenta la presión baja, como resultado de esto la fuerza de retención es reducida.

PRINCIPIOS BÁSICOS

Aspectos a tener en cuenta en sistemas de vacío:

Efecto del ambiente sobre los componentes del sistema

Fuerzas necesarias para el movimiento de piezas o materiales

Tiempo de respuesta del sistema

La permeabilidad de los materiales a ser transportados o manipulados

El modo como las piezas o materiales son fijados

Las distancias entre los componentes

Los costos absorvidos por la ejecución del proyecto

PRINCIPIOS BÁSICOS

Aspectos a tener en cuenta en la elección de los componentes asociados a vacío

Tipo, tamaño y posicionamiento de las ventosas

Modelo ideal de elemento generador de vacío

Las válvulas neumáticas de comando y control del sistema

Las características constructivas y de utilización de tubos, mangueras y

conexiones

El conjunto mecánico de sustentación de ventosas y de los accesorios

PRINCIPIOS BÁSICOS

Variables que modifican la fuerza de succión

El área de succión El vacío la presión diferencial generada Fórmula F = P x A

Otros factores intervinientes

Coeficientes de fricción en caso de cargas verticales Aceleración Superficie Área Etc.

PRINCIPIOS BÁSICOS

Energía consumida y vacío

Altos niveles de vacío implican altos niveles de energía consumida

Incrementando el vacío de –0.6 a –0.9 bar se incrementa el trabajo en

una relación de 1.5

El tiempo de evacuación y la energía consumida se incrementa en un

factor de 3

Conclusión: Valores de vacío alto

son antieconómicos en tecnología

de manipulación.

CLASIFICACIÓN DEL VACÍO Y SU UTILIZACIÓN

TIPOS DE PRESIÓN MARGEN DE PRESIÓN APLICACIONES

Vacío Bajo1 mbar hasta presión

ambientalMoldear, levantar, transportar

Vacío Intermedio 10 hasta 1 mbar

Desgasificación de acero. producción de ampolletas, liofilización de alimentos, secado de materiales de

plástico

Vacío Elevado 10 hasta 10 mbar

Derretido o puesta incandescente de metales o

elaboración de tubos electrónicos

Vacío Ultraelevado Mayor a 10 mbar

Pulverización de metales, revestimiento de metales o

derretido por haz electrónico

INSTRUMENTO DE MEDICIÓN DEL VACÍO

El instrumento de medición que se utiliza para el vacío es el “vacuómetro”, que es un instrumento de forma idéntica a un manómetro, pero su escala de medición se indica, normalmente, en bar o milibar.

EL VACÍO EN LA MANIPULACIÓN

Generador de vacío

Sistema de monitoreo

Tecnología de válvulas

Conexiones

Elementos de montaje

Ventosas

EL VACÍO EN LA MANIPULACIÓN - VENTOSAS

Por el solo hecho de producir vacío no estamos realizando un trabajo en sí, recordemos que denominamos trabajo al movimiento de una masa, producto de una fuerza; en este caso el movimiento de un objeto “X” (por ejemplo, una placa de vidrio) producido por una fuerza de aspiración realizada por un generador de vacío. Para poder realizar este movimiento, necesitamos de elementos que puedan tomar ese objeto y sean capaces de soportar el desplazamiento que se realizará.Estos elementos son las denominadas “ventosas”, que con sus diferentes formas y tamaños pueden abarcar, prácticamente, todo el rango de superficies, pesos y aplicaciones que los procesos industriales exigen.


¿Por qué se adhieren las ventosas?

Las ventosas no se pegan por si solas a una superficie, ni tampoco se adhieren por falta de aire en el interior de la ventosa, sino que se adhieren porque la presión en el interior de la ventosa es menor a la presión ambiental, por lo tanto, la ventosa se ve presionada a la pieza porque la presión ambiental es mayor que la presión entre la ventosa y la pieza.La diferencia de presión se consigue con los métodos que ya mencionamos anteriormente (bombas de vacío, generadores de vacío, etc.), éstos succionan el aire entre la pieza y la ventosa cuando entran en contacto y hermetizan la ventosa a la presión ambiental.La fuerza de retención será mayor cuando mayor sea la diferencia entre la presión ambiental y la presión dentro de la ventosa.


Ventosas

Tipos MaterialesTamañosPrincipios de

operación

V

EL VACÍO EN LA MANIPULACIÓN – VENTOSAS

Elecciones de ventosas

La elección de las ventosas se suele hacer bajo los siguientes criterios:

1. Utilización: Las condiciones de uso en el lugar de servicio son muy importantes a la hora de elegir las ventosas. Por ejemplo, servicio de varios turnos, vida útil, ambiente en donde se va a utilizar (corrosivo, abrasivo, temperatura, etc.)

2. Material: Dependiendo de las exigencias, hay diferentes materiales especialmente aptos para superficies lisas o rugosas; ventosas antiestáticas para componentes electrónicos, revestimientos de fieltro para piezas de cristal caliente, etc. Por lo tanto, debemos tener en consideración el tipo de utilización para poder definir el material de la ventosa.

3. Superficie: Debemos tener en cuenta las características de la superficie, para poder definir el tipo de diseño de la ventosa; poder determinar entre ventosas planas o con fuelles, o ventosas especiales con distintos labios selladores, o entre los distintos diseños y geometrías.

EL VACÍO EN LA MANIPULACIÓN – VENTOSAS

Tabla de materiales de las ventosas y sus propiedades

Como podemos apreciar en esta tabla, el material de la ventosa está directamente relacionado a la utilización de las mismas.

1. Poco apropiado

2. Bien

3. Muy bien

4. Excelente

NBR= Caucho nitrílico

SI= Caucho de silicona

NK= Caucho natural

HT1 = Material para alta temperatura

VENTOSAS PLANAS

VENTOSAS PLANAS

Ventajas:

Diversidad de materiales y geometrías (redonda, ovalada, labio sellador saliente inclinado o plano) Tiempos de aspiración mínimos Se pueden realizar altas cargas transversales Buena estabilidad en la aspiración Posicionamiento muy preciso Adecuada para grandes cargas laterales

Campos típicos de aplicación:

Manipulación de piezas lisas a levemente rugosas como chapas, cartones, piezas de plástico, planchas de madera, etc.

VENTOSAS PLANAS

Gama de diámetros muy amplia en ventosas universales de diseño plano y gran espectro de materiales diferentes

Aplicables para casi todos los requerimientos posibles (temperatura, antiestático, dejando pocas huellas, resistencia a sustancias químicas)

Altas fuerzas de aspiración con dimensiones pequeñas Ciclos más cortos, se pueden usar generadores de vacío pequeños

Serie PFYN

VENTOSAS PLANAS

Serie SPU – Labio sellador universal U

Para superficies ligeramente rugosas o cascarilladas; por ejemplo

madera o chapa Altas fuerzas de aspiración con dimensiones pequeñas Duración del ciclo más cortas, se pueden usar generadores de vacio más

pequeños Superficies de apoyo en la cara inferior De uso para materiales lisos y planos; por ejemplo vidrio

VENTOSAS PLANAS

Serie SPU - Versión especial con labio sellador doble

Ventosas especiales para materiales lisos, porosos o permeables tales como MDF, fibras duras, materiales reciclables varios.

Impide el efecto de permeabilidad y la autoadhesión al desapilar material en forma de placas.

Serie SPC - Ventosa de vacío con cono de aire comprimido integrado

VENTOSAS PLANAS SPK

Serie FSGA

La hermetización es efectuada por un canto sellador de dos componentes, compuesta de junta y placa soporte de aluminio.

Ideal para superficies muy estructuradas, como vidrio ornamental, chapa corrugada, piedra natural.

Diámetros desde 45 a 250 mm.

VENTOSAS CON FUELLE

VENTOSAS CON FUELLE

Ventajas:

Buena adaptación a las superficies con desniveles Efecto de elevación al aspirar Compensación de diferencias de altura Aspiración cuidadosa de piezas delicadas


Manipulación de piezas abombadas o con desniveles, como chapas de carrocería, tubos, cartones, etc. Manipulación de piezas delicadas, como componentes eléctricos, plásticos moldeados por inyección, etc. Manipulación de productos envasados o precintados

VENTOSAS CON FUELLE

Serie FSGA. Ventosas con 1,5 pliegues

Pliegue superior rígido, permitiendo una buena estabilidad en fuerzas horizontales Pliegue inferior suave para optimizar la succión a la pieza Óptima para piezas muy delicadas debido a su efecto amortiguador, para manipulación de piezas con desniveles, como por ejemplo, tubos Diámetros desde 11 a 78 mm. y de 110 a 150 mm.

VENTOSAS CON FUELLE

Serie FSGA. Ventosas con 2,5 pliegues

Pliegue superior rígido, permitiendo una buena estabilidad en fuerzas horizontales Pliegue inferior suave para optimizar la succión a la pieza Óptima para piezas muy delicadas debido a su efecto amortiguador y para piezas rugosas y de grandes desniveles Diámetros desde 5 a 88 mm.

VENTOSAS OVALADAS

VENTOSAS OVALADAS

Ventajas:

Ideal para piezas largas Ventosas planas o con pliegues Absorbe grandes cargas dinámicas, cargas laterales, incluso con chapas engrasadas Diseño que evita el embutido en chapas delgadas de aluminio Óptima para piezas de superficies con poca área de contacto


Manipulación de piezas abombadas o con desniveles, como chapas de carrocería, tubos, cartones, etc. Manipulación de piezas delicadas, como componentes eléctricos, plásticos moldeados por inyección, etc. Manipulación de productos envasados o precintados

VENTOSAS OVALADAS

Serie SGON

Ventosas planas en forma ovalada Forma Optimizada Grandes fuerzas de succión con dimensiones pequeñas. Tamaños desde 4 x2 a 90 x 30 cm. Ideal para piezas largas o abombadas, por ejemplo perfiles o tubos, también para la manipulación de marcos, como por ejemplo ventanas y puertas.

VENTOSAS OVALADAS

Serie FSGON

Ventosas con fuelle en forma ovalada Ventosa altamente resistente al desgaste para esfuerzo máximo y larga vida útil, por su material de construcción Vulkollan VU1 Grandes fuerzas de succión con dimensiones pequeñas Tamaños desde 95 x 40 a 140 x 65 Excelente resistencia química Ideal para manipulación de chapas aceitadas, cartones, maderas, además de piezas muy abrasivas

VENTOSAS ESPECIALES

Por los diferentes tipos de formas y materiales, se hace necesario desarrollar un tipo de ventosa especial para cada caso, así tenemos ventosas termoresistentes, ventosas para CDS, para manipulación de láminas y papel, etc.

A continuación revisaremos algunas de las soluciones que ofrecemos para cada caso:

VENTOSAS ESPECIALES

Ventosas especiales para madera Serie SHFN

Ventosas con labio sellador suave para la óptima adaptación a los desniveles Labio sellador interior para una óptima hermetización en superficies rugosas Especialista para la industria maderera, manipulación de muebles, parqué, tableros de madera aglomerada, etc. Diámetros desde 50 al 70 mm.

VENTOSAS ESPECIALES

Ventosas especiales para CD series SGR y SGH

Ideales para la manipulación de Cds y Dvds Variadas formas y tamaños de ventosas para hacer más simple el montaje de éstas en los diferentes alojamientos Gran fuerza de aspiración en un mínimo espacio La forma de los cuellos de las ventosas les permite ser instaladas directamente en los diferentes alojamientos, no necesitan conectores.

VENTOSAS ESPECIALES

Ventajas:

No se producen arrugas al aspirar papel y láminas Especial para manejo de papeles y laminas, también para enchapados, obleas y células solares Labio sellador plano, largo, saliente y con apoyo interior para evitar que el material sea absorbido

Aplicaciones:

Manipulación de papel y films plásticos Manipulación de parquets y enchapados Manipulación de células solares

Ventosas especiales para láminas y papel Series SGR y SGH

VENTOSAS ESPECIALES

Ventosas especiales para placas metálicas Serie SA

Familia de Ventosas especialmente diseñada para la manipulación de chapas metálicas Gran variedad de formas y tamaños para las distintas aplicaciones Máxima capacidad de soportar cargas laterales en chapas aceitosas Buena estabilidad contra fuerzas horizontales por su elevada rigidez del pliegue pliegue superior de la ventosa Diseño que evita el embutido en chapas delgadas de aluminio

Ventosa con 1,5 fuelle Serie SAB

Ventosa plana

SerieSAF

Ventosa ovalada con fuelles serie

SAOB

Ventosa plana ovalada Seie

SAOB

Ventosa en forma de campana

Serie SAOG

VENTOSAS CARACTERÍSTICAS

1. Altura Total: Importante para calcular el tiempo de vaciado y el volumen de aire requerido (consumo)

2. Forma de los labios de la ventosa, depende directamente de la forma de la pieza a manipular

3. Carrera de los labios de la ventosa, sirve para determinar el volumen total del sistema de ventosas y se aplica en los cálculos de los tiempos de aspiración.

RESUMEN DE MATERIALES DE VENTOSAS

Designación química Caucho nitrílico Caucho de silicona Caucho natural Material para CloroprenoMarca comercial Perbunan Silicona alta temperaturaDesignación breve NBR SI NK HT1 CRResistencia al desgaste/resistencia a la abrasión

Resistencia a la deformaciónpermanente

Resistencia a la intemperieen general

Resistencia al ozono

Resistencia al aceite

Resistencia a combustibles

Resistencia al etanol al 96%

Resistencia a disolventes

Resistencia general a los ácidos

Resistencia al vapor

Resistencia a la rotura

Resistencia térmicainstantánea en °C -30° hasta +120° -60° hasta +250° -50° hasta +120° -30° hasta +170° -54° hasta +149°

Resistencia térmicaa más largo plazo en °C -10° hasta +70° -30° hasta +200° -40° hasta +80° -10° hasta +140° -40° hasta +120°

Dureza Shore segúnDIN 53505 40 hasta 90 30 hasta 85 30 hasta 90 60 ± 5 60 ± 5 / 20 ± 5

Color / identificación negro, gris, azulblanco,

transparentegris, marrón claro azul negro, gris

para piezas engrasadas

con huellas muy ligeras

para bajas temperaturas

Resumen de los materiales de las ventosas

Ayuda para la selección de los materiales de las ventosas

Resistencia al ozono

Resistencia a combustibles

Resistencia a disolventes

Resistencia al vapor

-10° hasta +70° -30° hasta +200° -40° hasta +80° -10° hasta +140° -40° hasta +120°

gris, marrón claro azul negro, gris

para piezas engrasadas

con huellas muy ligeras

para bajas temperaturas

poco apropiado hasta satisfactorio bien muy bien excelente

VENTOSAS ESPECIALES

Adicionalmente a los principios “normales” de Vacío, tenemos otras ventosas queocupan un método distinto para manipular objetos especiales.

Los métodos más importantes son :

Ventosa Suspendida Ventosa Magnética

VENTOSAS ESPECIALES

Serie SBS. Ventosa suspendida

Generación de vació integrada, según el principio de Bernulli, por lo tanto, no se precisa eyector, sólo aire comprimido Manipulación con escaso contacto con la ventosa Alto caudal volumétrico a bajo vacío Separación segura de piezas delgadas porosas Ideal para piezas delicadas (obleas, platinas ) o muy permeables al aire (placas conductoras vacías) Manipulación sin deformación permanente Existe en 2 diámetros: 40 y 60 mm.

VENTOSAS ESPECIALES

Serie SGM. Ventosa magnética

Agarre seguro mediante un campo magnético Campo magnético generado por un imán permanente, por lo tanto, no se necesita fuente de tensión. Control mediante impulsos de presión o de vacío (estos también se pueden combinar) Ideal para chapas con orificios y recortes, rejillas, etc. Existen en diámetros 20 a 80 mm.

VENTOSAS ESPECIALES

Principio de funcionamiento de las ventosas magnéticas Serie SGM

Funcionamiento con eyector compacto

Funcionamiento con válvulas neumáticas

VENTOSAS ESPECIALES

Teoría: Fuerza de succión de las ventosas

Las ventosas las podemos encontrar, comúnmente, fabricadas en materiales sintéticos, inalterables a los agentes industriales corrientes, además de diferentes tamaños que satisfacen las necesidades de peso y dimensión de las distintas piezas a manipular.La fuerza de succión de las ventosas está dada directamente, para el caso de los generadores de vacío, por el diámetro y la presión del aire comprimido que le entreguemos al generador.Obviamente, estos factores son sólo algunos que hay que considerar, ya que existen otros factores que a la hora de producirse el trabajo entran a jugar en el proceso de manipulación, estos factores son:

• Peso de la pieza• Aceleración terrestre (9,81 mt/s )• Aceleración de la instalación• Coeficiente de fricción (para el caso de desplazamiento vertical)

VENTOSAS ESPECIALES

Teoría: Fuerza teórica en las ventosas

Para poder facilitar los cálculos, los proveedores de ventosas indican la fuerza teórica de cada una de sus ventosas, valor que está dado en Newton (N) y a una depresión de -0,6 bar (1 Kp = 10 N).Se habla de fuerza teórica de las ventosas porque al valor entregado, debemos restarle factores de seguridad, fricción existente o valores de depresión no alcanzada, efecto producido por materiales porosos o rugosos, mediante fórmulas destinadas a cada tipo de movimiento.Mientras, analizaremos algunas tablas de fuerzas teóricas entregadas en nuestro catálogo:

CÁLCULO DE LAS VENTOSAS

Ejemplo de fuerzas en ventosas planas PFYN


Ejemplo de fuerzas en ventosas planas SPU


Ejemplo de fuerzas en ventosas ovaladas SGON


Cómo calcular la fuerza que deben soportar las ventosas

1. Cálculo del Peso del Elemento: Para poder calcular el peso (masa) de una pieza de cuerpo regular,

debemos desarrollar la siguiente fórmula:

alalM Donde:

M= masa (kg)

= largo (m)

= ancho (m)

= altura (m)

= densidad (kg/m )

l

ala

3

Con esta fórmula podremos dimensionar en primera instancia las ventosas según la masa de la pieza.La densidad indicada en la fórmula es el peso del objeto.


Cálculo de fuerza de las ventosas en aplicaciones

Una vez identificada la masa, debemos también identificar las fuerzas que influyen en el movimiento de la pieza, y que son las fuerzas de aceleración que en una instalación automática no deben olvidarse nunca. Además, debemos considerar un factor de seguridad mínimo que Schmalz nos recomienda según el tipo de superficie a soportar y que veremos a continuación:

Valor de seguridad Valor

Piezas críticas, heterogéneas o

porosas1,5

Rugosas 2,0

Considerando que no es lo mismo aplicar sólo un movimiento vertical que un movimiento vertical más un movimiento de traslación, veremos tres ejemplos de cálculos con diferentes movimientos que son los más usuales.


SagmFth

2seg

mt

Considerando que no es lo mismo aplicar sólo un movimiento vertical que un movimiento vertical más un movimiento de traslación, veremos tres ejemplos de cálculos con diferentes movimientos, que son los más usuales.

Ejemplo Nº 1:Elevar una plancha de madera de 20 Kg. a una altura de 10 cm. en 5 seg. con una aceleración de 5 mt./seg.

Donde:

Fth= Fuerza de retención Teórica (N)

M= masa (Kg.)

g= Aceleración terrestre

a= Aceleración de la instalación

S = Factor de seguridad

2

81,9seg

mt


Reemplazando los valores de nuestra aplicación en la fórmula anterior, nos queda:

NFth

seg

mtkgFth

seg

mt

seg

mtkgFth

3,443

5,181,1820

5,1581,920

2

22

En este caso las ventosas deben soportar una fuerza de 294 N


Sa

gmFth

2

81,9seg

mt

Ejemplo Nº 2:Elevar una plancha de madera de 20 Kg., a una altura de 10 cm. en 5 seg. y desplazarla a una distancia de 20 cm. con una aceleración de 5 mt./seg.

Donde:

Fth= Fuerza de retención teórica

m= masa (kg.)


a = Aceleración de la instalación

= Coeficiente de fricción *

S= Factor de seguridad

2seg

mt

*Tabla para los coeficientes de fricción recomendados por Schmalz para este tipo de caso.


*Tabla para los Coeficientes de fricción recomendados por Schmalz para este tipo de caso.

Los coeficientes de fricción están dados según los tipos de superficies a trasladar y en valores medios, es decir, un valor promedio; por lo tanto, éstos deben ser comprobados en cada utilización.

Coeficiente de fricción Superficie

0,1 superficies engrasadas

0,2 a 0,3 superficies mojadas

0,5madera, metal, cristal, piedra,

etc.

0,6 superficies rugosas


Entonces, reemplazando los valores de nuestra aplicación en la fórmula anterior nos queda:

NFth

seg

mtkgFth

seg

mt

seg

mtkgFth

3,594

5,181,1920

5,15,0

581,920

2

22

En este caso las ventosas deben soportar una fuerza de 594,3 N

CÁLCULO DE LAS VENTOSASEjemplo Nº 3:Desplazar una plancha de madera de 20 Kg. colocada de forma vertical a una distancia de 20 cm. en 5 seg. con una aceleración de 5 mt./seg.

Sagm

Fth

Donde:

Fth= Fuerza de retención teórica (N)

m= Masa (Kg.)

= Coeficiente de fricción


a= Aceleración de la instalaciónS= Factor de seguridad (para esta situación el valor de seguridad es de 2, para las piezas críticas, porosas o heterogéneas y para las piezas rugosas el valor es mayor)

2

81,9seg

mt

2seg

mt


Entonces, reemplazando los valores de nuestra aplicación en la fórmula anterior nos queda:

NFth

seg

mtkgFth

seg

mt

seg

mtkgFth

8,1984

0,281,1440

0,2581,95,0

20

2

22

En este caso las ventosas deben soportar una fuerza de 1984,8 N


Cálculo de la Fuerza de Aspiración:

En los ejercicios anteriores calculamos la fuerza de las ventosas en aplicaciones, es decir, un cálculo en donde sumábamos los coeficientes de fricción, de seguridad, además de las aceleraciones a los que se ve sometida la pieza en si.

Ahora, veremos el cálculo para individualizar la fuerza que deberá soportar cada ventosa en la aplicación, ya que como sabemos, en la práctica no se utiliza sólo una ventosa por aplicación, sino que ocupamos tantas ventosas como lo necesite el producto. El criterio principal para la elección del número de ventosas es la flexión del producto.

n

FthFS

Cálculo:

Donde:

Fs= Fuerza de aspiración

Fth= Fuerza de retención teórica

N= Número de ventosas


Según los casos vistos anteriormente, nos quedaremos con el valor del ejercicio Nº 2, en el cual debíamos someter a la pieza a una fuerza vertical y horizontal. Supongamos que la plancha o chapa de madera es totalmente rígida, por lo tanto, sólo necesitaríamos 4 ventosas para su manipulación, así pues tendríamos:

NFs

NFs

58,1484

3,594

148,58 N es el valor de depresión que debe generar cada ventosa.


Criterios Importante para

Dimensiones y peso de la pieza Diámetro de la ventosa

Aceleración de traslado de la pieza Diámetro de la ventosa

Rigidez del objeto Montaje de la ventosa

Exactitud del posicionamiento Rigidez de la ventosa

Superficie de la pieza Tipo de material

Temperatura Material de la ventosa

Resistencia a los químicos y vida útil Material de la ventosa

Ambiente contaminado Filtros

Check list de criterios para la selección de ventosas

EL VACÍO EN LA MANIPULACIÓN

Generador de vacío


Conexiones


Ventosas

Tecnología deválvulas

TIPO DE VÁLVULAS

Válvulas solenoides Válvulas de sensado

Válvulas check Válvulas actuadas manualmente

VÁLVULAS CHECK

Principio de operación:

Estas válvulas cierran el conducto de vacío cuando la ventosa no está ocupada, manteniendo el vacío en el sistema

Ventajas:

Compensan fugas leves mediante By-Pass Posibilitan su conexión en todas las ventosas y placas convencionales Aseguran su propia limpieza con tamiz reemplazable

SVK / SVN SVN

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE VACÍO

Generador de vacío


Conexiones

Ventosas

Tecnología deválvulas


ELEMENTOS DE MONTAJE

Elementos de fijación:Una vez que hemos determinado la ventosa a utilizar, según los criterios habladosanteriormente (material, utilización, superficie, fuerza teórica de la ventosa,caudal de aspiración.), debemos definir los accesorios para maximizar lasprestaciones de la ventosa y minimizar los posibles problemas de adherencia que esta podría tener. Para estos fines existen diversos accesorios de montaje, el criterio de elección sedetermina, comúnmente, según los criterios del cliente, pero a continuacióndaremos unos criterios de elección más bien generales:


1. Superficies con desniveles: La ventosa debe adaptarse a los desniveles de la superficie, para este caso utilizaremos una fijación articulada.

Elementos de fijación para ventosas: Flexolink FLK

Excelente adaptación para superficies inclinadas. Fuerza de retroceso dosificada en posición de salida neutra gracias a su unión de goma metal como articulación Mínimo desgaste de las ventosas al colocarse en superficies inclinadas Unión de material de alta resistencia Ángulo máximo de adaptabilidad 12º Conexiones de G ¼ y G ½


Articulaciones Esféricas Serie KGL

Articulación esférica hermética de alta resistencia. Esfera y cojinete de acero galvanizado Excelente adaptación a las superficies inclinadas Conexiones de G ¼ y G ½ Ángulo máximo de adaptabilidad 15º Previene que la carga se suelte prematuramente de la ventosa por las fuerzas laterales


2. Diferentes alturas y espesoresPara compensar las tolerancias de altura, se precisa de elementos de fijación elásticos, para este caso utilizaremos la bielas elásticas.

Biela elástica Serie FST:

Biela elástica con resorte amortiguador para garantizar un suave contacto con piezas delicadas Compensación en piezas con desniveles Versiones VG con seguro antigiro, ideal para ventosas ovaladas o placas de ventosas Absorbe golpes y vibraciones Carreras entre:• 5 a 95 mm. Serie FSTE (conexiones M3 a ½”)• 25 a 95 mm. Serie FSTA (conexiones ¼ “ a ½”• 10 a 25 mm. Serie FSTI (conexiones ¼ y 3/8”)

Serie FSTE Un resorte lubricado

Serie FSTA Dos resortes lubricados

Serie FSTI Un resorte lubricado

interno


Biela elástica Serie FSTF:

Bloque de fijación plástico reforzado con fibra de vidrio con guía de biela integrada Adaptable a todos los sistemas de perfiles de aluminio convencionales Ideal para entornos polvorientos (industria maderera) Disponible con y sin seguro antigiro Conexión para ventosa de ¼ y de ½


Conectores para ventosas (boquillas):

Son usados para el montaje de las ventosas Normalmente con conexión rápida, facilitando el montaje de las ventosas

(hasta diámetro 50 mm.) En ventosas de gran diámetro, la fijación se realiza mediante conexión rosca

(desde diámetro 60 mm.) Boquillas con conexión macho o hembra Reducen los costos de manutención, ya que sólo es necesario reemplazar la

ventosa Dentro de cada familia de niples, ventosas y boquillas pueden ser combinadas

flexiblemente




Conexiones


Ventosas

Generador devacío

FORMAS DE PRODUCIR EL VACÍO

NeumáticoEléctrico

EyectoresBombas Soplantes


El objetivo más importante para la producción de vacío es el de obtenerlo de una forma sencilla y económica. Esto puede lograrse mediante las clásicas bombas de vacío o de generadores estáticos utilizando el aire comprimido como elemento motor.

Bombas de Vacío:

La producción del vacío en una bomba se debe principalmente a las diferencias de las cámaras del cilindro que se forman por unas paletas ubicadas excéntricamente en un eje dentro de ella; estas paletas tienen en sus extremos unas pestañas de aluminio que provocan el sello de la cámara, y que al girar van provocando una depresión en cada una de ellas, producto de la compresión del aire.


Soplantes:

Los soplantes son un tipo de generador de vacío. El aire se transporta por unas paletas en rotación (A); en la carcasa en donde se ve acelerado y comprimido, se produce entonces una fuerza de aspiración en el lado B, producto de la rotación de las paletas del soplante, el aire comprimido se evacua por el conducto C.

Los soplantes nos permiten obtener grandes caudales de aspiración, pero no así grandes valores de depresión o vacío.


Generadores de vacío:

Operan usando el aire comprimido como elemento motor. Basados en el efecto de Venturi, estos elementos generan el vacío, carecen de partes móviles en su estructura, haciéndolos mas económicos. Estos generadores de vacío los podemos comandar con una válvula 2/2, logrando un ahorro importante de energía y de costos de producción respecto a una bomba de vacío.Otra ventaja importante es que con estos pequeños elementos podremos llegar a niveles de depresión de hasta -0,91 bar, que en términos de vacío es un valor muy alto.

1. Alimentación2. Escape3. Vacío

EYECTORES – VARIANTES CONSTRUCTIVAS

Eyector compacto SCP/SMP Eyector compacto SXP/SXMP

Serie SCP / SMP Ejector con funciones adicionales resultado de integrar válvulas, silenciadores y filtros.

Series SXP Extremadamente robusto con función de autodiagnosis integrada.

EYECTORES – VARIANTES CONSTRUCTIVAS

Eyector básico Eyector en línea Eyector multietapa

Serie SEG Cuerpo con tobera venturi y silenciador.

Serie VR / VRI Tobera venturi para instalación directa en la

linea de vacío.

Serie SEM Eyector de

múltiples etapas con alta capacidad de

succión.

PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE UN EYECTOR BÁSICO

Generación de vacío basado en el Principio Venturi El aire comprimido entra al eyector en “A” y fluye a través de la tobera “B” Inmediatamente detrás de la tobera difusora se produce una depresión (vacío) que hace que el aire sea aspirado mediante la conexión de vacío “D” El aire comprimido y el aire aspirado salen juntos a través del silenciador “C”

PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE UN MULTIETAPA

Etapa 1

Etapa 2

Etapa 3

Generador de vacío basado en el Principio de Venturi Además los eyectores de una etapa, hay eyectores que tienen varias boquillas Venturi colocadas en serie. Éstos son los llamados eyectores multietapas Estos eyectores poseen un gran caudal de vacío, debido a los Venturi colocados en serie

X-PUMP SX(M)P

Gran capacidad de succión Ciclos realmente cortos Extremadamente robusta Forma compacta Función de ahorro automático de aire integrada “Condición de monitoreo” Detección de fugas Indicador de estatus luminoso y señal de salida Contador integrado Detección de errores antes que emerjan Prevención de periodos de detención por fallas

X-PUMP SX(M)P

Indicador de estado

Indicador de diagnostico

Conexión eléctrica

Silenciador

Válvulas piloto

Placa adaptadora(horizontal)

Módulo de poder

Pulso ajustable de soplido

EYECTORES CON AHORRO AUTOMÁTICO DE AIRE SMPSCP

Los eyectores de la serie SMP / SCP-RD y los eyectores SX(M)P poseen una función de ahorro de aire automático El aire comprimido es conectado directamente a la válvula integrada de vacío “vacío on” Esta válvula es controlada directamente por un switch de vacío Cuando el eyector es conectado, la válvula de vacío permanece conectada hasta que se llegue a la presión de vacío previamente programada La válvula de vacío permanece cerrada hasta que el valor de depresión llega al valor de histéresis, programado anteriormente. En etapa el eyector no consume aire comprimido Si el vacío se cae (por ejemplo debido a una fuga en el sistema de vacío) debajo del valor preprogramado del límite, la válvula solenoide de “vacío on" es energizada otra vez hasta que el valor preprogramado de vacío sea otra vez alcanzado

Consumo de Aire

Con Ahorro de aire

Sin Ahorro de Aire

ELECCIÓN Y CÁLCULO DEL GENERADOR DE VACÍOResumiendo los objetivos de los cálculos anteriores, obtuvimos la fuerza teórica de las ventosas, con la cual podíamos determinar la fuerza que debían soportar el conjunto de ventosas, luego desarrollamos una fórmula en la que individualizamos la fuerza que debía soportar cada ventosa, dependiendo este valor del número de ventosas a ocupar.Ahora, vamos a determinar el consumo de cada ventosa según su diámetro, para poder determinar el caudal de aspiración que deberá entregarnos el generador de vacío. Para esto existe una tabla de consumos de las ventosas ordenadas según su diámetro:

La capacidad de aspiración tiene validez por ventosa y con una superficie lisa y no porosa.

ELECCIÓN Y CÁLCULO DEL GENERADOR DE VACÍO

¿Cómo elegir el mejor generador?

En la elección del tipo de generador debemos considerar varios factores como por ejemplo: Tipo de la pieza, ya sea porosa o no porosa Suministro de energía posible, tanto eléctrica o neumática Restricciones de tamaño y peso Mantención de duraciones de ciclos


VsnV

Cálculo de caudal del generador de vacío:

Para calcular la capacidad de aspiración del generador debemos desarrollar la siguiente fórmula:

Donde:

V= Capacidad de aspiraciónN = Número de ventosasVs= Capacidad de aspiración de 1 ventosa

Ejemplo:

min4,66

min6,164

ltV

ltV

En este caso tenemos un caudal de aspiración de 66,4 lt./min. Por lo tanto, debemos seleccionar un generador que nos entregue ese caudal, para eso entregaremos algunas tablas de consumo y caudales de los generadores distribuidos por MICRO.


Prestaciones de los generadores de vacío MICRO Serie GVS


Prestaciones de los generadores de vacío Serie SEG


Prestaciones de los generadores de vacío Serie SEM


Prestaciones de los generadores de vacío Serie VR


La nueva generación de eyectores: X-PUMP

…eXtra fuerte Capacidad de aspiración y descarga extramadamente alta Funcionamiento seguro y económico Máxima disponibilidad …eXtra robusto Diseño compacto y sencillas posibilidades de integración Insensible a los fallos Tipo protección IP65 …eXtra inteligente Vigilancia del estado (condition monitoring) Funciones de diagnóstico integradas Inteligente detección de fugas o de fallos y compensación


¡eXtra fuerte!Capacidad de aspiración

Vacío

H1

H1-h1

Tiempo0 mbar

(h2 = -10) H2-h2

Señal de vacío Señal desde el PLC Señal de part

present (H2) al PLC

Time to pump off by air saving system (internal)

Blow-off

Señal desde el PLC

SX(M)P

SCP / SMP

ELECCIÓN Y CÁLCULO DEL GENERADOR DE VACÍO¡eXtra robusto!

Placa adaptadora

Módulo Power(opcional)

Placa adaptadora

Placa adaptadora

Placa base con sistema de cambio rápido

SXP

SXMPSilenciadorCon 1 x M12, 8 2 x M12, 5

Capacidad de descarga regulable

Válvulas pilotointegradas

Condition Monitoring – Módulo de control


SXP-...-Q-M12 GP2 GP2 quick change plate

SXMP-...-H-M12 SXMP-...-H-M12change of silencer

Variantes:


Variantes:

SXMP-...-H, vacuum port SXMP-...-H, compressed air port

SXP/SXMP with M12 8pin


¡eXtra Inteligente!

Condición de Monitoreo

1

2

3

4

5

6

Display

Led's

Tecla MENU

Tecla ENTER

Tecla UP

Tecla DOWN6

5

4

3

2

1

77 Indicador de

Diagnóstico

ELECCIÓN Y CÁLCULO DEL GENERADOR DE VACÍOIndicador de diagnóstico

Indicador Evaluación Condición Que hacer

verde Vacío ok El sistema es hermético, no hay pérdidas o las hay muy pequeñas

El sistema es óptimo, no hay nada que hacer

verdeparpadeando

Vacío okFuga detectada.

El sistema no debe detenerse

El ahorro de energía se apaga debido a la pérdida, esta condición no es

peligrosa para el proceso

El sistema debe ser fijado después que termina la producción. Usar la

función de búsqueda de pérdida LSF para detectar la falla

rojoparpadeando

Vacío okGran fuga

detectada, el sistema debe ser

chequeado inmediatamente

El nivel de vacío está por debajo de H1, el ahorro de energía no está activado

El sistema debe ser fijado inmediatamente o después de que

termine la producción

rojo Vacío okGran fuga

detectada, el sistema se detiene, se pierde la señal de “part present”

El nivel de vacío está debajo de H2, se pierde la señal de “part present”

Se identifica la falla y se fija el sistema


CONEXIONES

Opciones: Direct connection for single ejector Direct connection 2 to 6 ejectors (block)

Systems: ASI Profibus Interbus DeviceNet CANopen Ethernet

Bus - system





Ventosas

Generador devacío

Accesorios

ACCESORIOS DE UN SISTEMA DE VACÍO

1. Tubos2. Filtros de vacío3. Distribuidor de vacío4. Conectores


Elección de los accesorios de montaje (tubos, coplas, filtros, etc.)

Una vez determinado todos los elementos del sistema, tenemos que elegir el diámetro del tubo a utilizar. Esto es un paso sencillo, ya que en el catálogo de Schmalz, en el capítulo 2 de las ventosas -en la sección “datos técnicos”-, se encuentra la recomendación del tubo a utilizar.


Ejemplo de dimensionado de tuberías


Filtros de vacío Protección de Generadores de Vacío Filtrado de Vacío y aire Comprimido hasta 7 bar Elemento Filtrante de acero Inoxidable( a pedido) y en nylon en 80 y 100 micras Amplio espectro de tamaños Elemento Filtrante fabricado en gris claro para una rápida identificación de suciedad Conexiones desde 1/8”G a ¾” G Caudal Nominal desde 45 lt/min a 770 lt/min


Datos técnicos de filtro Serie VFT


Distribuidores de vacío

Aplicaciones: Distribución del vacío a varias ventosas en los sistemas con un generador central de vacío Distribución del aire comprimido a un sistema de varios eyectores

Construcción: Distribuidor de alta resistencia con agujeros de fijación, todas las roscas con rebabas internas para sellado óptimo Dos tamaños diferentes


Datos técnicos


Conectores

SELECCIÓN DE COMPONENTES DE UN SISTEMADE VACÍO


Paso a paso del dimensionamiento y la elección de los elementos en un circuito neumático

1. Estudio de los materiales, utilización y superficie

2. Cálculos de fuerza del conjunto de ventosas

3. Cálculo de la fuerza teórica por ventosa

4. Cálculo del caudal de aspiración por el conjunto de ventosas

5. Elección de los elementos de fijación

6. Elección del generador de vacío7. Elección de los accesorios de

montaje (tubos, coplas, etc.)8. Elección de la válvula de control


Elección de materiales y color de identificación


Ayuda para la selección de los materiales de las ventosas

SISTEMA DE MONITOREO

Interruptor de vacío VS-V-M: Interruptor de vacío electrónico Construcción miniaturizada Peso mínimo, con carcaza de plástico maciso Brida o soporte tubulares en el lado de vacío

Ventajas: Conmutación electrónica precisa Montaje directo en la ventosa Mínimas dimensiones para aplicaciones con alta dinámica Posibilidades de fijación universales

SISTEMA DE MONITOREO

Interruptor de vacío VS-V-PNP: Interruptor de vacío electrónico Punto de conmutación e histéresis ajustables Rango de operación -1 a 0 bar Sobrepresión hasta 5 bar

Ventajas: Medición electrónica precisa y conmutación con salida digital y analógica Posibilidad óptima de adaptación a los requerimientos del cliente Utilizable en todas las aplicaciones de vacío Posibilidades de fijación universales

APLICACIONES

Investigación

Electrónica

Manejo y Transporte

Varios

Tecnología de Manipulación

Levantar Tirar Voltear

ÁREAS DE APLICACIÓNDEL VACÍO

APLICACIONES

Para información sobre cursos y seminarios:

Ing. Horacio Villa [email protected]

Tel.: 4001 1900

tÉcnicas de vacÍo Índice 1. introducción 2.¿qué es vacío? 3.formas de vacío 4.clasificación...

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