Le pompe per vuoto sono dispositivi utilizzati in vari settori e applicazioni per creare e mantenere delle condizioni di vuoto controllate, cruciali in numerosi processi industriali e medicali.
Ma cosa vuol dire creare una condizione di vuoto? E come agiscono esattamente delle pompe per crearlo?
Cos'è il vuoto e perché è necessario
Innanzitutto, vi siete mai chiesti che cosa sia "una condizione di vuoto"? In pratica, questa condizione indica l'assenza di materia in un volume, in un spazio definito e delimitato.
Le pompe per vuoto sono progettate per intervenire a rimuovere, parzialmente o completamente, aria o molecole di altri gas da un volume sigillato, all'interno di un contenitore o un altro sistema chiuso. In questo modo, la pressione all’interno del contenitore o sistema scende, tendendo allo zero. Parliamo di "tendere" allo zero, poiché una pressione =0 è irraggiungibile. Il vuoto tecnico, in campo industriale, è di solito "relativo".
La condizione di vuoto è necessaria per favorire processi che richiedono bassa o alta pressione, in base all’applicazione specifica. L'unità di misura di riferimento è il grado di vuoto. Esso definisce il livello di pressione all’interno di un circuito, che viene solitamente misurato in kPa (kPascal).
I tipi principali di pompe per vuoto: come funzionano e a cosa servono
Ci sono diversi tipi di pompe per vuoto. Si differenziano per il loro principio di funzionamento. Possiamo individuare due principali gruppi: le pompe pneumatiche a eiettore e le pompe meccaniche.
Le pompe pneumatiche sono generatori di vuoto ad aria che si basano sul principio di iniezione di aria compressa in un ugello convergente-divergente (de Laval), chiamato eiettore (a singolo stadio o multistadio). L’aria compressa, attraverso l'eiettore, raggiunge una velocità supersonica che attira delle molecole a bassa pressione. La pressione atmosferica esterna fluisce, cercando di riportare il sistema in equilibrio. Il mix di aria compressa passante fra l’eiettore e l’aria a pressione atmosferica esterna fluiscono attraverso lo scarico.
Tutte le pompe meccaniche, invece, convogliano un certo volume di aria dalla zona di aspirazione alla zona di scarico, creando una depressione. Sono azionate da un motore elettrico, idraulico o pneumatico. Tra le pompe per vuoto meccaniche ci sono le volumetriche (a palette o a lobi) e le soffianti. Le prime muovono meccanicamente i volumi di fluido intrappolati. Sul lato della presa di aspirazione il volume si espande, mentre sul lato di uscita (scarico) il volume si contrae. Nelle pompe soffianti invece il gas viene aspirato nella camera dall’apertura di carico e, grazie alla forza centrifuga della girante, accelerato verso l’esterno.
Alcune applicazioni tipiche delle pompe per vuoto
Le condizioni di vuoto create dalle pompe sono essenziali per favorire processi come l'essicazione, la distillazione sottovuoto, l'evaporazione, la concentrazione e la filtrazione. Servono a garantire la qualità dei prodotti trattati e ridurre le imperfezioni.
Tra le applicazioni più diffuse delle pompe per vuoto, troviamo quelle nell'industria alimentare, in particolare nella manipolazione, nel trattamento e nel confezionamento di ingredienti, nell'elettronica e nella produzione di semiconduttori. Molto diffuso l'utilizzo anche nel segmento farmaceutico, nel medicale e nell'industria chimica. Infine, la produzione di vetro e l'analisi scientifica e da laboratorio sono altri ambiti tipici di impiego.
Le pompe per vuoto nei sistemi di manipolazione industriale
Fra le lavorazioni industriali in cui è diffuso l'impiego di pompe per vuoto ci sono anche la presa e la manipolazione di oggetti. In questi casi, per ottenere un buon risparmio energetico, una maggiore efficienza e la massima sicurezza della presa, è importante studiare su misura tanto i sistemi di manipolazione quanto tutti i loro componenti.
Ventose, relativi attacchi, modello e taglia delle pompe per vuoto per i sistemi di manipolazione sono cruciali e vanno scelti in funzione dell’applicazione, così come il circuito di vuoto che si intende adottare. Quest'ultimo può essere centralizzato, cioè composto da una pompa per vuoto collegata a più ventose, oppure decentralizzato. In questo secondo caso, ogni ventosa ha un generatore di vuoto dedicato, quindi tutte le ventose sono indipendenti una dall’altra.
Oltre alla selezione dei componenti, è fondamentale prestare attenzione al dimensionamento di ventose e pompe per vuoto. Questo va eseguito tenendo in considerazione precisi parametri, come il tipo di circuito (centralizzato o decentralizzato), la velocità dell'applicazione, il volume da evacuare, la porosità del materiale e il grado di vuoto richiesto.
Pompe per vuoto con risparmio energetico: la serie Gimatic EJ-XONE
Come abbiamo visto, quindi, nella applicazioni di manipolazione industriale, il risparmio energetico è un obiettivo importante. Oggi, le pompe per vuoto sono proprio tra quei dispositivi che, se opportunamente impiegati, possono contribuire a massimizzare il risparmio energetico dei sistemi di manipolazione e presa. Questo è, ad esempio, il caso delle pompe per vuoto EJ-XONE proposte da Gimatic.
Le pompe per vuoto della serie EJ-XONE sono state progettate da Gimatic per limitare il consumo energetico nelle applicazioni di materiali a tenuta (non porosi), come plastica, vetro o lamiera. Le pompe EJ-XONE integrano un sistema di risparmio energetico (ES, Energy Saving) che permette di risparmiare aria compressa fino al 95%.
È possibile scegliere fra due modalità di utilizzo del risparmio energetico. Si può impostare manualmente il range di utilizzo, oppure farlo gestire dalla pompa in base alle caratteristiche dell'applicazione. In entrambi i casi l'obiettivo è ottenere un'efficienza adeguata in base alle esigenze. La serie permette di ridurre i costi operativi e, allo stesso tempo, di ottenere un controllo preciso sulle applicazioni per il vuoto.
Il design compatto e accattivante della serie EJ-XONE consente tra l'altro una perfetta integrazione in ambienti con spazi limitati. Le pompe hanno uno spessore limitato e si distinguono per la facilità degli interventi di manutenzione: non serve rimuovere la pompa dalla sua posizione di lavoro.
Le caratteristiche tecniche della serie Gimatic EJ-XONE
Le pompe per vuoto EJ-XONE integrano delle valvole elettromagnetiche, per un controllo preciso e più semplice da configurare. In questo modo, è possibile raggiungere l'esatto livello di vuoto necessario per ogni applicazione.
Le pompe prevedono Blow-off regolabile in intensità e durata e una regolazione fine delle prestazioni in base alle caratteristiche dell’applicazione e dell’ambiente in cui lavora. Includono anche un display cristallino a 7 segmenti per il monitoraggio dei parametri chiave e un interruttore del vuoto che assicura il controllo preciso e l'integrità del sistema.
La serie di pompe per vuoto Gimatic EJ-XONE si presta a diverse applicazioni. Citiamo le più diffuse.
- Disimpilare e trasferire dalle presse: manipola in modo agevole i materiali (come vetro e lamiera) durante i processi di produzione.
- Estrarre e manipolare parti in plastica: garantisce una manipolazione efficiente e affidabile dei componenti in plastica.
- Svolgere compiti di automazione impegnativi: quando la riduzione delle dimensioni e del peso è fondamentale per sfruttare al massimo il payload del robot e ridurre il tempo-ciclo.
- Effettuare operazioni di pick&place ad alta velocità: consegue una movimentazione rapida e precisa degli oggetti con il continuo monitoraggio di cosa avviene quando il pezzo è in presa.
- Intervenire in task di formatura, carico e scarico: facilita un movimento fluido dei materiali in vari scenari.
- Essere utilizzata con robot di prelievo, posizionamento e imballaggio (peso ridotto): automatizza ed efficienta con sicurezza le attività di movimentazione più delicate.
