Ahorro de energía en la automatización de vacío: bomba en lugar de eyector

"El objetivo no es sustituir los sistemas de eyectores basados en aire comprimido para la generación de vacío. Queremos crear alternativas que reduzcan el consumo de energía y sigan funcionando cuando no se disponga de aire comprimido o éste sea demasiado escaso", explica el Dr. Kurt Schmalz, socio gerente de J. Schmalz GmbH. Los posibles escenarios incluyen robots móviles o células robóticas que funcionan en una zona que no está conectada al sistema de aire comprimido. En términos porcentuales, los generadores de vacío consumen muy poca energía en comparación con toda la planta.

La solución son generadores de vacío puramente eléctricos que son tan compactos que también pueden montarse directamente en el brazo del robot. Los generadores de vacío eléctricos no son nada nuevo: "Hace tiempo que disponemos de bombas y soplantes eléctricos que los operarios utilizan en la manipulación automatizada y manual cuando se requieren caudales volumétrico de aspiración elevados. Sin embargo, son demasiado grandes y pesados para su uso en un brazo robótico", explica el Dr. Kurt Schmalz. Por ello, Schmalz ha ampliado su cartera de generadores de vacío eléctricos en dirección a diseños más pequeños y ligeros, y en 2016 presentó la primera bomba para cobot, la ECBPi. Se trata de un generador de vacío eléctrico y una interfaz de pinza mecánica para el robot en uno. "Con esto fuimos pioneros en la automatización del vacío", comenta el socio gerente. El reto: Además de la generación de vacío, Schmalz también tuvo que implementar la función de depósito sin aire en un espacio muy reducido. La solución para la rápida deposición de la pieza se llama: ventilación en lugar de soplado.

Aún más compacta es la nueva bomba para cobots ECBPMi, diseñada para manipular piezas pequeñas de piezas no porosas. "Los componentes ligeros end-of-arm son ideales para cobots y robots ligeros. No necesitan aire comprimido, lo que significa que también pueden utilizarse en vehículos de transporte autónomos", afirma el Dr. Kurt Schmalz, esbozando una posible aplicación. Sin embargo, ya no son sólo los pequeños robots ligeros para los que la separación del aire comprimido tiene sentido: Con la tendencia hacia la sostenibilidad y, por tanto, la demanda de sistemas más eficientes, también ha aumentado la necesidad de automatización por vacío independiente del aire comprimido para sistemas de mayor tamaño.

El aire comprimido ofrece varias ventajas: la alta densidad de potencia y la realización de funciones fiables desde el punto de vista operativo en los componentes neumáticos. Esto hace que sean de tamaño reducido, robustos y rápidos. "Si nos fijamos en nuestros eyectores de vacío, que convierten la presión positiva en vacío de forma casi óptima y pueden reaccionar de forma adaptativa al proceso de manipulación con su función de ahorro de aire, tenemos componentes potentes y eficientes con un ahorro de hasta el 95%. Sin embargo, las funciones de ahorro de aire no pueden utilizarse en todas partes", añade el experto.

"Si en algún momento llega la fábrica sin aire, los fabricantes de componentes neumáticos y tecnología de manipulación tendrán que suministrar productos alternativos que funcionen de forma puramente eléctrica. Por ello, seguimos una estrategia paralela", explica el Dr. Kurt Schmalz. Siguiendo esta estrategia, Schmalz ha desarrollado ahora el generador de vacío eléctrico GCPi: Es más grande que la bomba Cobot y se une a los nuevos generadores de vacío eléctricos de la cartera existente. Con el GCPi, Schmalz rompe con la norma anterior de montar el generador de vacío directamente en el brazo del robot. En su lugar, el usuario monta el potente GCPi en la base del robot para que desde allí pueda alimentar varias ventosas en la pinza del robot. El reto aquí es de nuevo el desacoplamiento puramente eléctrico de la carga. Schmalz también ha integrado una función de ventilación en el GCPi. Sin embargo, dependiendo de la longitud de la manguera hasta la ventosa, la igualación de la presión con la atmósfera puede retrasarse. En este caso, la función de ventilación también puede desacoplarse de la bomba. "Aquí tenemos que cambiar nuestra perspectiva y pensar en términos de nuevas arquitecturas de sistemas", afirma el Dr. Kurt Schmalz.

Por este motivo, Schmalz ha desarrollado la válvula de ventilación eléctrica LQE. "Ésta es la verdadera innovación. Con ella podemos seguir utilizando centralmente generadores de vacío más grandes y seguir trabajando descentralizadamente de forma muy dinámica, con tiempos de parada muy cortos. Se ha demostrado que la ventilación atmosférica directa suele ser incluso más rápida que el soplado activo con aire comprimido", aclara el Dr. Kurt Schmalz. La válvula de ventilación LQE ofrece aún más ventajas: Permite presurizar los conductos con vacío. Cuando la válvula se abre, el vacío en la pinza se acumula inmediatamente. "Es una válvula inteligente que también puede reproducir la función de ahorro de aire de nuestros eyectores compactos", explica el socio gerente. Esto contribuye además a la eficiencia energética de la manipulación por vacío sin aire comprimido".

"Sólo por la manipulación por vacío no se desconecta el aire comprimido", subraya el Dr. Kurt Schmalz. Si se dispone de una conexión, el eyector es una forma robusta, eficaz y potente de generar vacío para la manipulación automatizada. Todas las cuestiones de la tecnología de manipulación por vacío se consideraban así resueltas hasta que la cuestión de la sostenibilidad pasó a primer plano. "La industria tiene que reflexionar fundamentalmente sobre el aire comprimido. Nuestra tarea es desarrollar alternativas", afirma el pionero del vacío. Schmalz opta por la electrificación: un generador de vacío eléctrico puede ser más sostenible, desde el punto de vista del sistema global. "Con o sin aire comprimido: en nuestra cartera tenemos la solución adecuada para cada aplicación", concluye el Dr. Kurt Schmalz.