geradores de vácuo Venturi a ar têm sido uma opção viável para a resposta rápida, localizada, sistemas a vácuo. Ao longo da última década, foram consideradas soluções convenientes e flexíveis com tempo de resposta rápido. No entanto, eles não foram considerados como energeticamente eficientes, provavelmente devido ao seu uso de ar comprimido. O extenso desenvolvimento de produtos com este equipamento, particularmente os acessórios cruciais do sistema, muitas vezes torna a seleção dos itens mais eficientes em termos energéticos difícil para muitas operações localizadas. Neste artigo, olhamos para a aplicação e controle adequados dos geradores de vácuo Venturi, incluindo uma breve introdução à tecnologia e um estudo de caso com cálculos de energia.quando o físico italiano Giovanni Venturi do século XVIII descobriu que quando o ar é forçado através de um bocal cónico a sua velocidade aumenta e a pressão diminui, nem ele nem ninguém poderia conceber que ele acabaria por gerar um dos produtos mais usados e altamente controversos da indústria de hoje — o gerador de vácuo Venturi.muitos utilizadores finais, através da desinformação, não compreendem totalmente os benefícios deste produto, ou — mais importante — as limitações. Para confundir ainda mais a questão, vários fabricantes chamam-lhes nomes diferentes (i.e. bombas, ejectores, bombas transdutores de vácuo, etc.). O nome de categoria geral mais aceito, em nossa opinião, é Venturi gerador de vácuo, que descreve exatamente o que ele faz.para alguns, é a melhor coisa desde o pão fatiado. Para outros, é um constante desperdício de ar. No mundo real, a verdade está algures entre estes extremos, dependendo da aplicação. O desenvolvimento contínuo de produtos por parte dos líderes da indústria tem feito esses produtos, quando devidamente aplicados, não só conveniente e ágil, mas muitas vezes a seleção mais eficiente em termos de energia.como funcionam os geradores de vácuo Venturi?
em sua forma mais simples, o gerador Venturi de estágio único flui ar através de um orifício Venturi cónico. À medida que o ar comprimido deixa a restrição cónica do orifício para as linhas abertas maiores, a pressão cai e a velocidade aumenta. A intensidade é tal que um vácuo (menor pressão do que a pressão do ar ambiente) é formado e o ar a ser evacuado do processo é puxado para a corrente de ar e soprado para fora.o gerador de vácuo Venturi tem muitas vantagens, incluindo::
- Sem vibração
- Não há geração de calor
- Sem partes móveis
- Vácuo é ligado e desligado imediatamente com o fornecimento de ar
- Tolera condições agressivas muito bem
- Baixo custo
- Rápida para reparar ou substituir
- Pode ser localizado muito perto o processo, reduzindo a quantidade de evacuação de ar e oferecendo tempos de ciclo mais rápidos
- Leve e móvel
- Nenhuma eletricidade exigida
- troca Rápida de tempo de serviço e/ou componente de troca
Figura 1: típico gerador de vácuo de Venturi de estágio único
os geradores de vácuo de Estágio Único utilizam ar comprimido acelerando-o através do tubo de restrição para criar um efeito Venturi, que evacua o volume de ar necessário. Estes geradores de Venturi de estágio único são um pouco limitados em sua capacidade de encaixar muitas aplicações de forma eficiente, uma vez que seu projeto básico é definido para acomodar tanto o maior fluxo ou maior exigência de volume de evacuação. Normalmente, este tipo de gerador de vácuo tem uma razão de consumo de ar comprimido (scfm) para fluxo de vácuo (a taxa a que a pressão atmosférica é removida de um sistema) de não melhor do que 1:1, e às vezes tão alto quanto 2 ou 3:1.
Figura 2: Típica de início de multi-estágio Venturi gerador de vácuo
Multi-estágio a vácuo geradores foram desenvolvidos para melhorar esta eficiência para muitas aplicações. As unidades multicelulares usam uma série de ejetores e bicos que permitem que o ar comprimido se expanda em estágios controlados. Isto geralmente melhora a relação entre o consumo de ar comprimido e o fluxo de vácuo para um nível de cerca de 1: 3 ou melhor. Unidades multicelulares também são significativamente mais silenciosas e podem desenvolver vácuo a menor pressão. Este desempenho reduzirá o fluxo de ar comprimido necessário nas mesmas condições e / ou diminuirá o tempo de reação e aumentará a produtividade.
Figura 3: Os geradores de vácuo coaxiais multicelulares fornecem razões efetivas de remoção de vácuo de ar.Coaxial é um gerador de vácuo multicelular com as válvulas multicelulares instaladas em torno de um tubo coaxial que flui significativamente através do gerador. Este design permite que o cartucho coaxial para atender e entregar muitos diferentes requisitos de fluxo e pressão. Em muitos casos, o cartucho coaxial dentro do corpo gerador pode ser trocado com outro para permitir que o mesmo hardware para atender condições variáveis com eficiência energética ótima a um custo relativamente baixo.as melhores práticas para a eficiência energética, tal como acontece com muitos produtos que não têm uma necessidade de investimento de capital muito grande, os geradores de vácuo de Venturi, quando corretamente (ou indevidamente) aplicados e operacionais, podem ter um impacto significativo nos custos de energia.vamos rever as características básicas de funcionamento dos geradores de vácuo no que diz respeito à eficiência energética do ar comprimido. Ao contrário das bombas de vácuo mecânicas, cuja entrada de energia cai à medida que os níveis de vácuo vão abaixo de 14″ de Hg, os geradores de vácuo a ar-driven sempre usarão mais ar comprimido para alcançar menor vácuo, porque ele deve permanecer em (ar fluindo) por mais tempo. Na verdade, o gerador de vácuo Venturi médio vai exigir 10 vezes mais energia para aumentar o nível de vácuo de 18″ para 27″ Hg.
portanto, é sempre uma vantagem operacional para:
- Identificar o menor vácuo necessário, mantê-lo lá, e tentar não excedê-lo.atinja este nível o mais rápido possível.desligue o ar comprimido automático, se possível, uma vez ao nível requerido.
para conseguir isso, alguns dados importantes são necessários:
- volume Total do sistema a ser evacuado — linhas, copos, vazamentos, etc.qual é o nível mínimo ideal de funcionamento do vácuo necessário? Isto é muito importante e vale a pena testar se necessário.a que velocidade tem de chegar a este vácuo?prevê alguma alteração no tempo de ciclo necessário num futuro próximo? Esta informação permitirá a identificação adequada do tamanho da linha e a seleção adequada da bomba em várias fases.que tipos de controlos são necessários? Quais são as limitações?os geradores de vácuo Venturi devem geralmente estar localizados o mais próximo possível (ou sobre) do processo real: um gerador de vácuo Venturi eficaz oferece grande flexibilidade em um sistema descentralizado quando bem controlado.com um sistema descentralizado e geradores de Venturi montados perto das ventosas, perdas (causadas por mangueiras, curvas, ligações, válvulas, filtros, etc.) são eliminados.quando uma estratégia de projeto do sistema é implementada, ele vai tirar partido da capacidade do gerador de vácuo Venturi localizado perto do processo para reagir rapidamente e puxar o vácuo necessário rapidamente, em seguida, desligar o suprimento de ar sempre que possível.utilizando os atuais geradores de vácuo Venturi de última geração (com ar comprimido de baixa pressão, desligamento automático da fonte de ar, tamanho reduzido e melhores escolhas de copa para usar o menor nível de vácuo possível), mudar para um sistema de vácuo central é raramente uma escolha eficiente no que diz respeito ao uso de ar comprimido, uso de energia e melhoria da produtividade.
aplicar corretamente a tecnologia de vácuo para reduzir os custos de energia
recentemente desenvolvido multi-estágio coaxial pode ser corretamente aplicado à menor pressão de ar comprimido de admissão, resultando em menos uso de ar comprimido para gerar um nível de vácuo semelhante. As bombas coaxiais são muitas vezes intercambiáveis com um corpo, permitindo uma mudança de desempenho fácil e econômico para se adaptar a novas situações (ou seja, pressão de entrada, taxas de evacuação, etc.).
a maioria do tempo de evacuação é a partir de 12 Hg e vácuo mais profundo. O aumento do nível de vácuo de 18″ para 27″ Hg é 10 vezes mais. Portanto, use um nível de vácuo mais baixo com copos maiores sempre que possível. A seleção adequada da copa é muito crítica para otimizar os custos operacionais e a produtividade, e a nova tecnologia da Copa de vácuo continua a expandir as oportunidades.
Figura 4: copos Maiores em menores níveis de vácuo irá reduzir os custos de energia e aumentar a força de retenção. Menos força no copo = vida mais longa.
|
Figura 5: Venturi gerador de vácuo com auto start/stop
|
a Qualquer momento que você tem para executar um gerador de vácuo, ele usa o ar comprimido. Inversamente, uma vez atingido o vácuo completo, é muito eficiente em termos de energia desligar a linha de ar para o vácuo e, com o valving adequado, segurar o vácuo sem usar qualquer ar. Alguns materiais porosos não permitem isso, mas muitos materiais permitem.
muitas vezes estes controles são através de um programa de software PLC fornecido pelo fabricante da máquina. Há também geradores de vácuo com os controles automáticos totalmente integrados com a caixa do gerador.
Há um erro muito comum que descobrimos durante a análise completa do sistema de plantas. O pessoal da planta é instruído a desligar o gerador de vácuo quando não for necessário-então eles fecham a linha de vácuo para o processo, e o ar comprimido continua a explodir. Encontramos isso evidente em mais de 40% do Tempo em situações como: novas máquinas de produção acabaram de ser entregues; máquinas de produção mais antigas cujos sistemas foram atualizados; e sistemas geradores Venturi recém-instalados em máquinas de produção mais antigas. A derradeira ironia é que em muitos casos encontramos o controle desligado na linha de ar em alguns e a linha de vácuo de outros na mesma máquina.
Figura 6: desligar a alimentação de ar, não a linha de vácuo.estudo de caso: controlos automáticos para paletizadores robóticos
numa auditoria recente a uma fábrica, foram revistos seis paletizadores, no final das linhas de embalagem. Cada paletizador tem um braço robótico com seis Venturi Venturi e dois geradores de vácuo, ambos funcionando e desenhando 6 cfm a 60 psig.
UM programa de software tinha o braço robótico pegar a folha de deslizamento do lado e segurar até o sinal da palete ativado. O slip-sheet foi então colocado para baixo e liberado, e o ar foi desligado. O braço robótico, em seguida, foi imediatamente para a pilha e pegou outro slip-sheet, segurando-o até o próximo sinal de lançamento.o resultado foi uma média de uma hora de retenção e movimento com o ar comprimido em 52 segundos, e uma média de 9,3 segundos de movimento com o ar desligado. O tempo médio do ciclo foi de 61,3 segundos.
Figura 7: linha de Embalagens paletizadores com desligar automático Venturi gerador
O funcionamento básico de dados incluídas:
- horas de Produção = 6,240 por ano
- Misturada de energia anual = taxa de $0.115/kWh
- Dois de estágio único geradores de vácuo em 6 scfm cada; fluxo total a 60 psig por paletizador para um total de 12 scfm cada unidade
- Air on/off tempo total = 52 segundos no + 9.3 segundos = 61.3 segundos
- Anual de horas de funcionamento do ar e da sucção no: 85% tempo x 6,240 horas = 5,304 horas/ano
- Média cfm: 52 segundos ÷ 60 segundos = 87% do total de fluxo de carga / 5.2 scfm cada válvula aberta, ou 10.4 scfm para 2
- Anual de energia elétrica custo de operação: 10.4 ÷ 4/scfm = 2.6 hp para cada paletizador, ou 2.6 ps x .746 ÷ .90 = 2,16 kW de energia de entrada
- 2,16 kW x $0.115/kWh x 5,304 horas/ano = $1,318/ano por unidade
- Total de seis unidades = $7,908/ano
a Nossa primeira sugestão para a planta foi para alterar o programa de software para que o funcionamento perfil foi apenas a 15 por cento do tempo e fora de 85 por cento do tempo. Este potencial anual de energia elétrica economia de:
- 2.16 kW x $0.115/kWh x 936 horas = $233/ano
- $1,085/ano de energia elétrica com economia de cada unidade ($6,510/ano para seis unidades)
Isto só foi descobrir a energia elétrica economias de custo que vai imediatamente para a linha de fundo. Os outros custos de ar comprimido (manutenção, reparação, amortização, etc.) não foram compensados.). A resposta foi imediata: “não há maneira de alguém tocar nesse software. Esta máquina foi feita no estrangeiro, e ninguém aqui está treinado nela. Fim da discussão.a nossa próxima sugestão teve um pouco mais de garra. Substituir os actuais geradores de vácuo Venturi por um sistema integrado de gerador de vácuo com um sistema integrado de desligamento automático incorporado. Este tipo de produto é um gerador de vácuo Venturi embalado com componentes acessórios para desligar automaticamente a alimentação de ar quando o vácuo alvo é atingido, e reiniciar (se necessário) para segurar o vácuo. O controle automático completo é realizado dentro da montagem do gerador de vácuo, e não há nenhum requisito para modificar ou tocar o software de controle das máquinas hospedeiras. Com as mesmas condições operacionais, temos agora a seguinte análise de custo de energia elétrica operacional para uso de ar comprimido:
- horas de produção de 6.240 por ano
- taxa de potência de $0.115/kWh
- Um auto stop Venturi gerador de vácuo com um total de fluxo de carga = 10.4 scfm a 60 psig
- tempo de Aspiração: 85% de 6,240 horas/ano = 5,304 horas/ano
- Gerador de ar comprimido em vez de 0,7 segundos / 50 segundos / 0.12 minutos = 0.72 minutos/hora
- 0.72 minutos por hora (de 0,72 ÷ 60) = .012% horas
- 5,304 horas de produção012 = 64 horas/ano ar Em
caudal médio de scfm
- fluxo de carga total de 10.4 scfm
- total para seis unidades = .750 scfm (÷4 hp/cfm potência de entrada) para .187 média hp (X.746 ÷ .9 ME) of 0.155 average kW input
- Annual electrical energy cost of operating six units
(0.187 kW x $0.115 /kWh x 64 hours) = $11.40/year
fluxo real de .012 minute = 10.4 scfm X.012 for .125 scfm cada gerador
The applications went from an annual electrical energy operating cost of $7,908/year for six units to $11.40/year for six units. Ou, de um custo significativo para um custo quase insignificante, mudando para um tipo mais adequado gerador de vácuo para as condições, incluindo copos adequados, bem selados.