MANIPULACIÓN POR VACIO

8/6/2019 MANIPULACIN POR VACIO

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MANIPULACIN POR VACIO

INTRODUCCIN

La tcnica de vaco proporciona la posibilidad de manipular elementos detamaos y formas muy diversos, utilizando el aire comprimido como nica forma deenerga.

La ventaja de utilizacin del vaco frente a otras tcnicas de manipulacin sedebe principalmente a:

- Simplicidad de los componentes bsicos- Facilidad para su posicionamiento- Las dos caractersticas anteriores proporcionan una gran rapidez de

maniobra que se transforma en altas frecuencias de trabajo- Adaptabilidad a diversas superficies sin necesidad de mecanizaciones

adicionales de adaptadores.

CONSIDERACIONES ENTRE VACO Y SOBREPRESIN

Tanto la neumtica convencional de sobrepresin como la tcnica de vaco sebasan en la circulacin de aire desde las zonas de presin ms alta hacia las zonas depresin ms baja.

Por esta razn las interdependencias y las leyes fsicas entre flujo, presin yfuerza, que rigen el comportamiento del aire en las aplicaciones convencionales sonexactamente la misma para las aplicaciones de vaco, aunque con ciertaspeculiaridades.

y Se puede decir que el flujo es opuesto; ya que aqu el aire fluye desde zonas apresin alta (presin atmosfrica) a zonas de presin baja (presin de vaco).

y La diferencia de presin estar siempre limitada.

y Adquieren gran importancia aspectos como:

- resistencia al flujo- volmenes muertos o innecesarios que hay que evacuar y que debern

ser reducidos al mnimo.

Estos dos factores presentan un cierto nivel de controversia, ya que un asconducciones ms amplias nos proporcionan menor resistencia al flujo, pero por elcontrario aumentan el volumen a evacuar.

y Se debe de tener en cuenta que cuando se habla de tcnica de vaco se estahablando de la quinta o sexta parte de la energa disp onible en las aplicacionesneumticas convencionales. Esta es la razn por la cual pasan a primer plano,fenmenos hasta ahora considerados secundarios.

En resumen: Debe de eliminar en lo posible todas las cadas depresin pero sin crear volmenes a evacuar excesivamentegrandes, ya que esto supondra un costo en tiempo y en energa.


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MEDICION DE VACO

Existen varias formas de expresar un determinado nivel de vaco.

y Como una presin absoluta (valor numrico positivo < presin atmosfrica).y Como una depresin o presinrelativa (valor numrico negativo para indicar

presiones inferiores a la atmosfrica).y Expresado como presindevaco, como un valor numrico positivo que crece

cuanto menos es la presin absoluta.

Unidades

Para expresar un nivel de vaco se pueden usar todas las unidades de medidade presin (Pa, bar, Kg/cm 2, etc.) y adems existen otras unidades de presin usadastradicionalmente de forma exclusiva para vaco como son:

1 Torr 1 bar = 760 Torr, 1 Torr = 133.3 Pa1 mmHg 1 bar = 760 mmHg 1 Torr = 1 mmHg

Tambin suele expresarse el vaco en porcentaje, de forma que al decir unvaco del 90% esto se refiere a que esa cmara queda tan solo el 10% del ao quetendra si estuviese a presin atmosfrica; es decir expresa l % de vaco conseguidorespecto al vaco absoluto.

Equivalencias:

100% de vaco = 0 bar presin abs = -1 bar presin rel = 760 Torr = 760 mmHg devaco

0% de vaco = 1 bar presin abs = 0 bar presin rel = 0 Torr = 0 mmHg devaco

El nivel de vaco que se puede conseguir depender del elemento que usemospara su obtencin, de cualquier forma como se podr comprender, el vaco absolutoes imposible de conseguir.

GENERACIN DE VACO

Los dos elementos principales que componen la s instalaciones demanipulacin por vaco son:

- El componente generador de vacoBombas de vacoEyectores de vaco


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- Elemento terminal de aplicacingeneralmente Ventosas

Bombasde Vaco

En cuanto a sus fundamentos, se puede decir que una bomba de vaco es un compresorconectado al revs. Con un deposito conectado a la toma de entrada y del cual se extrae aire hasta

lograr presiones inferiores a la atmosfrica. Evidentemente los detalles constructivos no sonidnticos pero, en realidad, eso no importa demasiado.

Eyectoresde Vaco

Principios de funcionamiento

Los eyectores son elemento que usan la energa cintica de un fluidobasndose en el efecto Venturi.

Se hace pasar una corriente de aire (o agua) a travs de un orificio de pequeodimetro llamado tobera, a la salida del mismo la corriente de aire circula con unavelocidad muy alta pasando rpidamente a un tubo cuya seccin interior es cercana aldoble de la tobera, denom inado difusor, la gran velocidad del flujo arrastra el airecercano a la salida de la tobera, haciendo que entre en el difusor y que posteriormenteforme parte de la corriente. (Ver figura)

Principio del eyector por flujo de aire

Si se aisla un cierto volumen en contacto con la salida de la tobera y se hacepasar la corriente de aire por la tobera y difusor, se consigue ir extrayendo el aire dedicho volumen, creando obviamente vaco.


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CARACTERISTICAS DEL EYECTOR.

FLUJO MXIMO DE ASPIRACIN Y PRESIN MXIMA DE VACO .

Dos caractersticas de funcionamiento de un eyector vienen determinadas porsu construccin y por la forma y dimensiones de la tobera y el difusor. Dos principalescaractersticas que definen la validez de un eyector son:

Flujo mximo de aspiracin: Es el caudal mximo de aire que undeterminado eyector puede aspirar. Se expresa, evidentemente en litros/minuto.

El flujo que un eyector puede aspirar tiene su valor mximo al principio, cuandoel volumen a evacuar se encuentra a presin atmosfrica, y va disminuyendo a medidaque aumenta el nivel de vaco (esto es totalmente lgico ya que cada vez la diferenciaevita la presin del deposito y la presin en las cercanas de l a tobera ser menor).

Presin mxima de vaco: Indica el nivel mximo de vaco que se puedelograr con un determinado eyector.

Influenciasentreelflujode aspiracin y la presindevaco

En las dos figuras siguientes hay una diferencia en los dimetros, tanto de latobera como del difusor.

Una tobera y difusor de mayor tamao pueden crear un flujo de aspiracinmayor, pero con una presin de vaco limitada.

(a) Alto nivel de vaco, menor flujo de aspiracin(b) Mayor flujo de aspiracin, menor nivel de vaco


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Eyectorde Dos Etapas.

Basado en las conclusiones del prrafo anterior se han diseado los eyectoresde dos etapas para intentar aunar las ventajas de poseer un alto flujo de succ in y unalto nivel de vaco, al mismo tiempo.

La primera etapa est compuesta por una tobera pequea que nosproporcionar el alto nivel de vaco. El difusor de esta primera etapa, recordemos quetiene una seccin doble, aproximadamente a la de su tober a, acta a su vez comotobera para la segunda etapa, diseada exclusivamente para obtener un alto flujo desuccin al inicio.

Principio del eyector de doble etapa(a) Conexin de alto nivel de vaco

(b) Conexin de gran flujo inicial de succin

Este tipo de eyectores se aplican junto con una vlvula antirretorno en la lneade succin, de tal forma que una vez que se haya alcanzado el mximo nivel de vacoque permite la segunda etapa del eyector, esta vlvula asla la conduccin b y se

sigue realizando el vaco por la conduccin de alto nivel de vaco, conduccin a.

Figura.

Seleccindeltamaodeleyector

a b

EXHP

V


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Segn la expresin 1:

F= (Pat Pv) x T x d2/4

d=20 cm

Pat = 1kg/cm2Pv =760-660/760 = 0.1316 Kg/cm 2

F = (1 0.1316) x T x (20)2/4 = 272.82 Kg

segn la formula 2

F = (P/760) x T x d2/4 x 1.033

F = (660/760) x T x (20)2/4 x 1.033 = 281.825 Kg

En la tabla mostrada a continuacin se relacionan las fuerzas tericas de

elevacin de ventosas desde 2 mm hasta 50 mm en funcin de la presin de vacocon la que funcionan.

de la ventosarea efectiva (cm 2)

2 4 6 8 10 13 16 20 25 32 40 500.031 0.126 0.283 0.503 0.785 1.33 2.01 3.14 4.91 8.04 12.6 19.6

Nivel deVaco(mmHg)

-650 0.028 0.111 0.250 0.444 0.694 1.17 1.77 2.78 4.34 7.11 11.1 17.3-600 0.026 0.102 0.231 0.410 0.641 1.08 1.64 2.56 4.00 6.56 10.2 16.01-550 0.023 0.094 0.211 0.376 0.587 0.99 1.50 2.34 3.67 6.01 9.35 14.7-500 0.022 0.085 0.192 0.342 0.534 0.90 1.37 2.13 3.34 5.47 8.54 13.3-450 0.019 0.77 0.173 0.307 0.483 0.81 1.23 1.92 3.00 4.92 7.69 12.0-400 0.017 0.068 0.154 0.273 0.427 0.72 1.09 1.71 2.67 4.37 6.83 10.7-350 0.015 0.060 0.135 0.239 0.374 0.63 0.96 1.50 2.33 3.83 6.00 9.34-300 0.013 0.051 0.115 0.205 0.320 0.54 0.82 1.28 2.00 3.28 5.12 8.01

Tabla de fuerzas tericas

Factorde Seguridad

Dependiendo de la orientacin de la ventosa respecto de la vertical y de ladireccin del movimiento que se debe efectuar, consideraremos un factor de seguridadn variable, por el cual se deber multiplicar la fuerza terica de elevacin. De estaforma evitaremos que la carga se pueda desprender debido a las aceleraciones ydesaceleraciones.

En la figura siguiente vemos como para trabajos normales de elevacin (a)conoceremos un factor n de 0.5, y para trabajos con la ventosa orientada verticalmente(b) dicho factor ser de 0.25.


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(a) Perdidas del nivel de vaco (b) Analoga a un flujo continuo de airedebidas al mal cierre en los bordes

Figura .

SELECCIN DE LA VENTOSA

Seleccin del tamao de la ventosa

La seleccin del tamao se realiza dependiendo de la carga a soportar porcada ventosa, de la presin de vaco con la trabajarn y del coeficiente n dependiendode la orientacin de la ventosa. Los factores estn expuestos con anterioridad.

4 760 WD = t * 100 = mm

T Pv* 1.03 n

Donde:n = Nmero de ventosasW = Peso de la pieza .Kgft = Coeficiente de seguridadPv = Presin de vaci ..mm Hg

Seleccin de la forma de la ventosa

y Ventosa plana: Uso para piezas con superficies de contacto lisos y planos, ydonde no existe riesgo de que ni la ventosa ni el material sedeformen.

y

Ventosa plana connervios: Se puede usar como una ventosa plana, pero debeser obligatoriamente utilizada cuando existe peligro dedeformacin, por ejemplo en materiales, como papel, viniles olminas extremadamente delgadas.

y Ventosa cnica: Para objetos con superficies curvas, convexas y esfricas.

y Ventosa confuelle: Para superficies inclinadas y compensaciones de altura.


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Figura

Cuando se manipulen placas de gran superficie, con mltiples ventosas esimportante conseguir una distribucin equilibrada de las ventosas sobre toda lasuperficie teniendo especial cuidado en que ninguna de ellas quede fuera de lasuperficie.

Figura.

Fuerzade Elevacin, Momento y Fuerza Horizontal.

Cuando se elevan cargas verticalmente no se debe tener en cuenta solamenteel peso, sino tambin la aceleracin y el efecto de desplazar el aire de la atmsferadurante el movimiento.

Figura.

Debido a que las ventosas no estn preparadas para soportar momentos sedeber procurar que la carga est lo mas centrada posible con respecto al rea de laventosa.

Mal

Bien


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Figura.

En caso de movimientos horizontales con la ventosa orientada verticalmente,esta puede recibir considerables fuerzas debidas a las aceleraciones. En general lafuerza de sujecin horizontal procede del rozamiento entre la ventosa y la superficiedel objeto.

Cuando este rozamiento sea bajo los valores de las aceler aciones ydesaceleraciones del movimiento horizontal, estos debern ser mantenidos tan bajoscomo sea posible.

Figura.

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