In questo articolo vogliamo capire con parole semplici le caratteristiche del vuoto per poter utilizzarlo all’interno delle applicazioni industriali.
Cos’è il vuoto
Il Vuoto è quella situazione fisica in cui, in un dato ambiente, la pressione della miscela di gas è minore di quella atmosferica. In altre parole il Vuoto indica una pressione inferiore a 1013,25 mbar (abs).
Il vuoto in riferimento alla pressione atmosferica
Cosa è la pressione
La pressione è la forza esercitata su una unità di superficie.
L’unità di misura del Sistema Internazionale è il Pascal equivalente a 1 Newton su 1 metro quadro (altre unità di misura sono il Torr, mmHg, bar – mbar, kgf/cm2, PSI, inHg, mmH2O.
p= F1 / S
Per i Gas la pressione è il risultato delle collisioni tra le molecole e le pareti del contenitore.
pressione atmosferica alle diverse altezze
La pressione Atmosferica è la pressione, la spinta della colonna d’aria sopra di noi.
La pressione Atmosferica standard è la pressione della colonna d’aria a 45° latitudine Nord a livello del mare e alla temperatura di 15°C.
Grado di vuoto – pressione assoluta e pressione relativa
Per grado di vuoto si intende la sottigliezza di un gas nel vuoto, solitamente espressa come un valore di pressione. Nella pratica applicazione, il grado di vuoto di solito ha il vuoto assoluto e il vuoto relativo.
La pressione assoluta è il valore di pressione esercitata dal fluido ed è sempre positiva.
La pressione relativa, invece, è il valore misurato rispetto alla pressione atmosferica può dunque essere positivo o negativo. Quest’ultima è anche detta “pressione manometrica” e “pressione negativa”.
In pratica se la pressione atmosferica è intesa con valore equivalente a zero, il vuoto si ha quando la pressione è inferiore all’atmosfera. Denotato da un valore negativo, maggiore è il valore assoluto di questo valore negativo, maggiore è il grado di vuoto.
Definizioni relative alla portata
Acqua (fluido incomprimibile): la portata è la quantità di acqua di fluido spostato fra due punti nell’unità di tempo.
Gas (fluido comprimibile): la misura della portata deve tenere conto delle variazioni di pressione lungo il tratto.
Portata di Massa: massa del fluido spostato (costante). Data la legge di conservazione della massa una determinata quantità di massa rimane costante nel tempo in un dato volume.
Portata Volumetrica: volume del fluido spostato è in funzione della pressione. La portata volumetrica di una pompa è differente in base alla quantità di gas aspirato e riferito alla pressione di aspirazione.
Gli impianti per il vuoto nelle applicazioni industriali
Un impianto di vuoto nelle attività produttive è generalmente sostituito da:
Impianto vuoto: in questa immagine vengono mostrati i principali componenti di un impianto ed il loro collegamento
- una camera di lavoro ossia il luogo dove avviene il vuoto
- pompa del vuoto ossia l’impianto di pompaggio
- vacuometro, l’apparecchio che misura il grado di vuoto
- dispositivi di controllo di flusso
- tubazioni
Pompa per il vuoto nelle applicazioni industriali
La pompa per il vuoto è il macchinario che viene utilizzato per creare il vuoto nelle applicazioni industriali tramite diverse tecnologie. Quando si sceglie una pompa è necessario considerare diversi fattori. Prima di tutto, si deve esaminare l’applicazione richiesta. Essa determina la lubrificazione, la resistenza chimica dei prodotti che entrano in contatto, il grado di vuoto e la portata volumetrica.
Per portata volumetrica della pompa ci si riferisce a quanto tempo la macchina impiega ad estrarre il fluido.
Per valutarne la resistenza chimica bisogna considerare i gas aspirati e la loro compatibilità a tutti i componenti della pompa.
Se scegliere una pompa a secco o lubrificata è indispensabile capire se l’applicazione richiede il mancato contatto con il lubrificante. Le pompe lubrificate tuttavia hanno durate più lunghe per il mancato attrito dei componenti anche se richiedono maggiore manutenzione.
Per ulteriori approfondimenti sulle pompe vuoto potete trovare sul sito un’interessante sezione a questo link
Vacuometri
I vacuometri sono gli strumenti che misurano pressioni inferiori a quella atmosferica. I vari tipi di vacuometri possono essere raggruppati sia sulla base dell’intervallo di pressione in cui operano, sia secondo il criterio del principio fisico su cui si base lo strumento. Esistono vacuometri basati sulla misura di una forza, a conducibilità termica e a ionizzazione.
Nelle applicazioni industriali i più utilizzati sono quelli che misurano la forza, ossia il grado di vuoto. Esistono versioni manuali e digitali.
Fattori che influiscono sul funzionamento dell’impianto per il vuoto nelle applicazioni industriali
Ci sono diversi fattori che influiscono sul funzionamento di un impianto per il vuoto e sulla sua funzionalità che modificano perciò i tempi di svuotamento dell’impianto. Questi fattori sono influenzati da:
- conduttanza: la capacità della tubazione a lasciare passare il flusso dei gas
- evaporazione: la considerevole quantità di vapore acqueo può influire in maniera determinante sulle performance. Al pari la temperatura ha la sua influenza: un aumento della temperatura sposta l’equilibrio delle pressioni aumentando la presenza di condensa.
- perdite delle tubazioni o degli accessori presenti o della pompa per il vuoto
- degasaggio ossia il procedimento per diminuire la presenza dei gas (di solito acqua sotto forma di condensa) presente nell’aria. Per diminuire la presentazione di vapore acqueo è necessaria l’installazione di un filtro separatore di condensa.
- Accessori ed applicazioni. Esistono numerosi accessori che possono aiutarci ad ottenere il risultato voluto nell’applicazione quali ventose, piani di presa, eiettori.
Scegliere la tecnologia del vuoto per un sistema di presa è un compito piuttosto semplice ed economico. Ma la sfida principale che devono affrontare i produttori è riuscire a integrare i componenti operativi chiave per ottimizzare la produttività e affidabilità complessive. È
quindi essenziale scegliere i prodotti pneumatici o attuatori elettrici per il movimento e il vuoto per la presa nella stesso sistema. E tutto questo usando meno energia, il che significa risparmio sui costi operativi.
Ventosa
La ventosa è un dispositivo di presa che aderisce ad un corpo sfruttandone la pressione fra interno ed atmosfera. Essa viene utilizzata per creare il vuoto nelle applicazioni industriali in particolare per il sollevamento e le movimentazioni.
In questa immagine vengono mostrate le forze che intervengono nel funzionamento di una ventosa
Le forze che entrano in gioco dipendono dai seguenti fattori:
- dimensioni della ventosa. Raddoppiando il diametro della ventosa la forza sarà aumentata di 4 volte;
- peso del pezzo da sollevare e proprietà del pezzo: esistono diversi materiali che si adattano alle caratteristiche fisiche del pezzo da sollevare;
- dimensioni e quantità delle ventose, posizionamento corretto e corretta distribuzione;
- tipo e tempistiche del lavoro;
- decompressione fornita dalla pompa per il vuoto. Raddoppiando la decompressione si raddoppia la forza di sollevamento.
Eiettore
Aumento del grado di vuoto in corrispondenza della “strozzatura” del passaggio del gas
L’eiettore (o pompa Venturi) è una macchina statica che permette l’innalzamento della pressione di un fluido tramite una strozzatura nel passaggio del fluido stesso creando una depressione. Gli eiettori sono utilizzati principalmente per creare depressioni maggiori in parti dell’impianto essendo molto versatili e semplici nell’utilizzo.
Software per il calcolo della combinazione di prodotti per il vuoto nelle applicazioni industriali
Come si può capire da quanto sopra esposto è importante selezionare la combinazione dei prodotti più appropriati per ottenere il risultato atteso con i minori costi di gestione.
Per aiutarci in questo esistono software progettati dai Costruttori che selezionano automaticamente il gruppo di prodotti ottimali in grado di soddisfare i requisiti richiesti (ventosa, eiettore, tubazione, valvola regolatrice) il tutto applicabile a diversi circuiti target composti da valvola di rottura e valvola a spillo per la regolazione della portata di rottura del vuoto sulla base delle unità o del sistema eiettore e pompa per il vuoto. Allo stesso tempo può essere calcolato il tempo di aspirazione e quello della rottura del vuoto. Si può scaricare una copia gratuita di questo software a questo link
Per saperne di più contattaci: saremo felici di aiutarti.
