Sistemas de eyectores de vacío industriales

¿Qué es un eyector de vacío?

Los eyectores de vacío son equipos destinados a provocar una presión negativa centralizada utilizando la neumática. Funcionan por medio del principio de Venturi y se integran en los sistemas para aumentar la eficacia de las señales. Los eyectores destacan por ser muy rápidos en la generación del vacío, se pueden colocar en cualquier posición y disponen de silenciadores para reducir el impacto acústico de los escapes.

Tipos de eyectores de vacío

Tenemos a nuestra disposición diferentes tipos de eyectores de vacío cada uno de ellos con unas características específicas, siendo los más extendidos:

• Eyectores compactos de vacío
• Eyectores de vacío en línea
• Eyectores con terminales compactos formando módulos

Estos sistemas se diferencian entre sí porque pueden incorporar reguladores y válvulas de control que permiten la monitorización del sistema.

¿Para qué sirve un eyector de vacío?

Los eyectores se integran en sistemas neumáticos destinados a procesos de agarre y sujeción por vacío por medio de ventosas. Una ventosa de vacío es una herramienta que se encarga de coger un objeto, y por lo tanto, es el punto de unión entre un robot y un producto. Utiliza presión por vacío para sujetar las piezas al generar una diferencia de presiones. La presión negativa es provocada al expulsar la presión del aire al exterior permitiendo de este modo el agarre de un objeto. Hay que señalar que la diferencia de presión entre el interior de la ventosa y el exterior la genera el generador de vacío, quien se encarga de evacuar el aire que queda en la ventosa.

Normalmente los sistemas de vacío se utilicen en procesos industriales, ya sea en una línea de producción, alimentadores de robots, puestos de pick & place o de empaquetado.

Componentes de un sistema de vacío

Las soluciones de vacío para el sector de la automatización cumplen con los requerimientos colaborativos por medio de gripper de vacío y garras. Además de un eyector de vacío, un sistema de vacío puede llegar a incorporar los siguientes equipos:

• Bielas elásticas para la compensación de alturas. Son piezas creadas para compensar las diferencias existentes entre el sistema de vacío y la pieza a manipular. En función de la geometría de la pieza, la altura de las ventosas puede necesitar un suplemento.
• Racores y alojamientos articulados. Se utilizan para adaptar las ventosas en superficies inclinadas.
• Bombas de vacío. Las bombas de vacío es un sistema eléctrico que se utilizan para extraer presión de un circuito a una presión menor que la que hay en la atmósfera. De este modo crea un circuito con presión negativa con el caudal necesario para succionar grandes pesos.
• Generadores de Vacío. Estas soluciones de vacío se componen de un sistema neumático o eléctrico que genera el vacío necesario en el interior de un circuito. Son los responsables de ofrecer movimientos muy rápidos y gracias a que son equipos pequeños son muy fáciles de instalar en un circuito. Los diferentes tipos de generadores de vacío que existen están recomendados para cuando no hay posibilidad de incorporar un módulo o cuando el proceso requiere gran presión para la potencias de aspiración elevadas.
• Válvulas de presión. Las Válvulas se utilizan para vaciar la presión del circuito que según las necesidades, dispondrá de una tecnología más desarrollada para poder responder ante los productos más exigentes. Dentro incorporan válvulas con diferentes geometrías, como por ejemplo de bola o de trébol, cada una de ellas tiene sus propias particularidades. 
• Utillajes de compensación para ventosas. Son herramientas de vacío que se utilizan para compensar los movimientos producidos a lo largo del el proceso de agarre. Tienes utillajes que pueden amortiguar los desplazamientos laterales y también te permite la opción de incluir un antigiro.

Ventajas de comprar eyectores en sistemas de vacío

Los sistemas de vacío ofrecen los siguientes beneficios al sector industrial:

• Son capaces de trabajar con piezas a gran velocidad
• Tienen gran precisión
• Incorporan equipos neumáticos muy flexibles a la hora de integrarlos a los procesos
• Ahorran más energía respecto a otros sistemas
• El equipo neumático es un sistema limpio lo que le favorece a la hora de ser integrado en entornos exigentes como puede ser el sector alimentario
• Es una solución perfecta para trabajar con robots Scara
• Utilizan una programación muy fácil de integrar en máquinas automatizadas
• Son muy productivos en la automatización de final de línea y del paletizado automático.
• Son realmente rápidos
• Se pueden personalizar en función de la porosidad de los distintos materiales

¿Cómo funciona una ventosa de vacío?

Una ventosa de vacío funciona situándose encima de una superficie en donde al presionar expulsa el aire hacia el exterior. Cuando deja de hacer presión, vuelve a su estado normal, generando un vació parcial en su interior lo suficientemente importante como para quedarse sujeto a la pieza. Esta fuerza de sujeción se crea por la diferencia de presiones entre la ventosa y el exterior.

Para soltar un objeto eliminamos la presión provocada por la bomba de vacío, igualando de este modo ambas presiones. Es decir, el tiempo que aguanta una pieza adherida a una ventosa será proporcional al tiempo que logre mantener las diferencias de presión entre fuera y el interior de la ventosa. Existen factores a controlar antes de calcular el tiempo que puede mantener la presión constante, como la porosidad de la superficie, la bomba de vacío que se emplea que las ventosas para aplicaciones especiales son las fabricadas exclusivamente para trabajar sobre las particularidades de productos específicos.

Tipos de ventosas de vacío

A continuación vamos a realizar un pequeño resumen de los diferentes tipos de ventosas de vacío que existen:

• Ventosas planas. Las ventosas planas, o ventosas de copa, son las más empleadas en el sector industrial al ser usadas principalmente para coger piezas con superficie plana, cóncavas e incluso abombadas. Pueden tener una geometría redonda y ovalada. Tenemos a nuestra disposición modelos que se adaptan correctamente a la constitución de los objetos, así como su anchura y a su capacidad de deformación. Destacan por su gran capacidad de posicionamiento repetitivo. Las ventosas planas ovaladas, y en especial las placas de ventosa ovaladas han demostrado ser eficaces para la sujeción de piezas largas y estrechas, como por ejemplo perfiles de puertas que incluso pueden llegar a estar abombadas.
• Ventosas ultraplanas. Son ventosas totalmente planas enfocadas a productos del sector alimentario con superficie plana para procesos en donde se necesita no dejar huella.
• Ventosas de fuelle. Las ventosas de fuelle reciben su nombre por su forma de acordeón o fuelle, con alturas mínimas en los pliegues de 1.5 mm que van aumentando en función del fabricante. Están especialmente indicadas para utilizarse en superficies abombadas, irregulares o con deformaciones. La gama está compuesta por ventosas de fuelle redondas y ovaladas principalmente, aunque en función del material pueden incorporar juntas anulares que aumentan el agarre ante superficies con diferentes alturas. Para piezas largas y de poco grosor se han diseñado las de fuelle ovaladas. El diámetro de estas ventosas va desde los 2 mm hasta 255 mm.
• Ventosas rectangulares. Son ventosas con forma rectangular expresamente diseñadas para trabajos de sujeción de bolsas y sacos de hasta 50 kg. Puedes encontrar modelos de ventosas con medidas que van desde los 25x17mm hasta los 445x216mm.
• Ventosas con forma de campana. Son ventosas que recuerdan a una campana y destacan porque tienen el labio hermetizante muy fino. Son muy flexibles a la hora de coger piezas en superficies con esquinas. Están especialmente indicados para trabajos de Picking en el sector alimenticio.
• Ventosas metálicas. Destacan por su capacidad para levantar piezas pesadas y de gran volumen. Tienen un gran comportamiento en superficies porosas, como por ejemplo hormigón o mármoles. Existen ventosas con diámetros que comprenden desde los 100 mm hasta los 450 mm.
• Ventosas para chapa con aceite. Estas ventosas están especialmente diseñadas para trabajar sobre piezas metálicas abombadas y cubiertas por una capa de aceite. En su interior disponen de un sistema antideslizante que garantiza una inmejorable sujeción. Destacan por su gran capacidad de succión y por poder manipular piezas en sentido horizontal y vertical.
• Ventosas de triple labio. Son ventosas creadas para superficies rugosas. Dispone de un triple labio que asegura el agarre en piezas extremadamente rugosas o irregulares. En el mercado hay un abanico de ventosas que van desde los 48 mm hasta los 100 mm de diámetro.
• Ventosas flotantes. Son ventosas a la sujeción de objetos extremadamente finos y frágiles, como pueden ser láminas, enchapado o células fotovoltaicas. Están diseñados para no marcar las piezas gracias a que prácticamente no tiene contacto con la pieza. A lo largo del agarre, la ventosa flota en el aire por el principio de Bernoulli.
• Ventosas especiales. Son las ventosas confeccionadas a medida para procesos muy exigentes, ya sea por sus dimensiones, geometría o condiciones ambientales.
• Ventosas para perfiles hermetizantes. Es como se denomina a las ventosas que se adaptan a trabajos hermetizantes con aristas y esquinas.
• Ventosas planas para papel y láminas. Son ventosas que se componen de una base plana y redonda para asegurar el agarre del material sin dejar huella.
• Esponja hermetizante para sistemas de planos aspirantes. Es una aplicación de vacío que mediante la utilización de una esponja se realiza la manipulación de piezas por vacío eliminando la necesidad de utilizar ventosas. Se utilizan para la sujeción de piezas delicadas en donde es imprescindible no crear marcas, como pueden ser los cristales de pantallas LCD. También se utilizan para el agarre de un gran número de piezas empleando tan solo una única garra. Una de sus principales ventajas es que no sufren fugas y son especialmente de sustituir. Según las características de la pieza puedes sustituir el tipo de material para que garantice un deterioro más progresivo. Los hay de caucho, poliuretano o silicona. Las esponjas tienen láminas que permiten realizar su sustitución rápidamente. Están especialmente adaptados para vidrio, envases, metal, plástico, madera, paquetes de logística, cristales de pantallas, acero inoxidable, sacos o piedra.
• Cajones de vacío modulares. Los cajones de vacío son sistemas modulares que facilitan la adaptación a las necesidades de agarre a los procesos. Creados diseñados para ser muy flexibles ante numerosos productos en trabajos de paletizado, ya sea por volumen, peso o forma. El sistema de succión por vacío puede ser por medio de ventosas, esponjas hermetizantes o espuma, y los generadores de vacío pueden ser internos o externos. La capacidad de adaptación de este sistema permite seccionar la placa en dos zonas independientes para el agarre de diferentes modelos de piezas.
• Gripper con planos aspirantes de vacío para paletizado. Las garras de vacío por planos aspirantes son herramientas neumáticas que se utilizan en los robots paletizadores de cajas, botes, briks y paquetes. Su cuerpo suele estar compuesto de acero inoxidable y se caracterizan por ser capaces de realizar manipulaciones por vacío de prácticamente cualquier objeto, aunque todo dependerá de su grado de porosidad. Destacan por ser un sistema de sujeción rápido y preciso. Los planos aspirantes son pequeños o grandes, como pueden ser los de paletizado, que se emplean para la carga y descarga de cajas.
• Ventosas para capa completa de paletizado. Los proveedores de sistemas ofrecen aplicaciones de logística para la paletización de capas completas por medio de sistemas de vacío que se combinan con garras mecánicas especiales. Estas herramientas permiten aumentar drásticamente la productividad de un proceso de paletizado y despaletizado por medio de elementos de agarre personalizados.

Características de los materiales de las ventosas de vacío

Los materiales con los que están fabricadas las ventosas son flexibles a las necesidades del producto, motivo por que existe una amplia gama de materiales. Los más utilizados son el caucho nitrílico y natural, poliuretano y silicona, aunque también fabrican compuestos de policloruro de vinilo y diferentes derivados del caucho, como el caucho fluorado. Estos materiales garantizan un correcto envejecimiento frente al desgaste, fricción, grado de estanquidad, resistencia a la abrasión, al aceite, ozono, alcohol y ácidos, a la intemperie, temperaturas del proceso y del ambiente laboral. Los trabajos específicos para el sector alimentario necesitan tener la calificación FDA 21 CFR 177.2600.

¿En dónde se utilizan las ventosas de vacío?

La tecnología de vacío se adapta constantemente a las necesidades que se generan en la Industria 4.0 ofreciendo con aplicaciones adecuadas a las particularidades de cada producto. Algunos de los sectores para los que están concretamente fabricados son para trabajos de agarre de materiales en alimentación de prensas, automatización de final de línea, preparación de paquetes en centros de logística, automatización de almacenes, paletizado automático de sacos aeropuertos, envasado, bebidas, automoción, productos farmacéuticos y electrodomésticos.

Los materiales adecuados para trabajos de manipulación con ventosas de vacío son principalmente materiales con poco espesor, con desniveles, cartón, plásticos por inyección, vidrio, madera, productos de electrónica y tecnológicos, metálicos, obleas, láminas de plástico, células solares, hormigón, baldosas, etc… 

¿Cómo se calcula el eyector de vacío para un proceso?

Efectivamente este es un aspecto de vital importancia para un funcionamiento idóneo de un proceso y para ello es fundamental conocer bien qué es una bomba de vacío así como el funcionamiento de un sistema de vacío en general. La fuerza de retención de una ventosa se calcula al multiplicar la superficie de aspiración de la ventosa por la presión diferencial. Por lo tanto cuanto mayor sea el área de aspiración y mayor presión diferencial, mayor será la fuerza de retención de un sistema.

Partes de un sistema de vacío con un eyector compacto de vacío

Los sistemas de vacío disponen de ventosas, piezas elastométicas o hermetizantes que se dividen en dos partes, la boquilla y la misma ventosa. Los sistemas disponen de generación de vacío integrada por medio de eyectores de vacío, generadores y diferentes tipos de bombas de vacío, elementos que se emplean en un circuito de aire al que debemos de que añadir mangueras de aire, racores y válvulas.

¿Qué es una esponja hermetizante y para qué sirve?

Además de las ventosas, tenemos a nuestra disposición otros sistemas de agarre por vacío con gran presencia en la industria. Hablamos de los sistemas de planos aspirantes que son capaces de integrar tanto ventosas con compensación de alturas como esponjas hermetizantes. Este sistema incorpora una lámina que se pega con una esponja que le permite manipulaciones con tiempos de ciclo muy rápidos. Las ventosas han sido fabricadas para operar con piezas flexibles, como es el caso de sacos, envases, bandejas y cajas, mientras que las esponjas hermetizante sobresalen en la manipulación de piezas alargadas, rígidas o latas y tarros con bordes descubiertos en donde el agarre de una ventosa es difícil.