Ci sono diverse modalità e strumenti che permettono la generazione di vuoto industriale e la scelta, come più volte ripetuto nel corso dei nostri articoli dedicati alla tecnologia del vuoto, dipende dal grado di vuoto che si desidera ottenere.
Quando ci si riferisce alla tecnologia del vuoto che cosa si intende esattamente? Quali sono, in base al grado, le categorie di vuoto raggiungibili in ambito industriale? Come funziona un generatore di vuoto?
Una definizione di vuoto
Generalmente il vuoto è uno spazio privo di materia, gas o aria: in questo spazio la pressione dell’aria è minore di quella atmosferica ovvero ha minore densità.
A seconda che la pressione dell’ambiente sia maggiore o inferiore a quella atmosferica si innescano una serie di fenomeni che, sulla base del valore di pressione assoluta, genera le seguenti tipologie di vuoto: basso, medio, alto ed ultralto.
Tipologie di vuoto industriale
Possiamo individuare tre tipologie di vuoto in ambito industriale:
- BASSO VUOTO: caratterizzato da un livello di pressione dell’ambiente tra 0 e -20kPa. Questa tipologia di vuoto è tipica di quei contesti che necessitano di una portata elevata. Il basso vuoto viene solitamente prodotto con pompe elettromeccaniche o generatori di flusso.
- VUOTO INDUSTRIALE: il livello di pressione associato all’ambiente è compreso tra -20kPa e -99kPa. Questa tipologia di vuoto si trova solitamente dove ci sono generatori che sfruttano l’aria compressa e lavorano per mezzo di pompe per vuoto rotative a palette con motori elettrici.
- VUOTO DI PROCESSO: in questo caso il livello di pressione dell’ambiente è maggiore di -99kPa. In questo caso il vuoto viene generato attraverso pompe azionate mediante un motore elettrico del tipo rotativo a palette a due stadi, a diffusione, criogeniche e turbo molecolari.
Come funzionano i generatori di vuoto
I generatori di vuoto basano il loro funzionamento su tre differenti principi di funzionamento che sono: il Principio di Venturi, il Principio di Bernoulli e il Principio di Coanda.
Ognuno dei principi appena citati presenta dei vantaggi ed è “tipico” di una determinata tipologia di generatori di vuoto.
Il principio di Venturi è tipico dei generatori di vuoto pneumatici. Il funzionamento di questi componenti prevede l’introduzione di aria compressa nell’eiettore che, mediante il restringimento dell’ugello motore, viene accelerata.
A questo punto si verifica un aumento della pressione dinamica e, contemporaneamente, una riduzione della pressione statica dell’aria.
Nel momento in cui l’aria compressa oltrepassa l’ugello movente si espande e crea il vuoto: a questo punto la quantità di aria viene aspirata nell’eiettore attraverso l’attacco del vuoto e fuoriesce dal silenziatore.
I generatori di vuoto che sfruttano questo principio di funzionamento sono la soluzione ideale per accelerazioni elevate e presentano i seguenti vantaggi:
- eiettori differenti a seconda che si tratti di una generazione di vuoto centralizzata o decentralizzata;
- differenti classi di prestazione in base al tipo di applicazione;
- pinze di presa a vuoto controllabili separatamente.
Il principio di Bernoulli è tipico di soluzioni che sfruttano una generazione integrata di vuoto e hanno un funzionamento di tipo pneumatico.
In questo caso l’aria compressa viene accelerata nel momento in cui la stessa esce dai fori della ventosa: questo favorisce una riduzione del valore della pressione statica e la creazione di vuoto.
Quando l’aria fuoriesce si crea una sorta di cuscinetto tra la ventosa e il pezzo oggetto di lavorazione; la manipolazione dei vari pezzi avviene al minimo contatto.
I generatori di vuoto che sfruttano il principio di funzionamento di Bernoulli si rivelano particolarmente performanti quando si ha la necessità di movimentare componenti sensibili, sottili e porosi.
Eccoci arrivati all’ultimo principio di funzionamento sfruttato dai generatori di vuoto, il principio di Coanda.
Anche in questo caso abbiamo un funzionamento pneumatico con generazione di vuoto di tipo integrato.
L’aria compressa viene accelerata al passaggio attraverso una fessura di tipo anulare e, all’aumentare della velocità si genera l’effetto Coanda: l’aria esce seguendo una superficie convessa e producendo un’aspirazione nell’aria ambiente.
Tra i vantaggi associati all’uso dei generatori che sfruttano il principio Coanda ci sono:
- massima protezione dei pezzi grazie all’ampia superficie di contatto e le aperture per il vuoto strette;
- ridotti consumi di aria;
- alta capacità di aspirazione;
- possibilità di agganciare parzialmente le superfici ventose.