Na Nipro PharmaPackaging Gemany, os ejetores piCOMPACT® e as ventosas de fole de silicone da Piab mantêm a produção funcionando. Com 32.500 ciclos por dia, 24 horas por dia, sete dias por semana, esta aplicação é uma das que possui o maior número de ciclos por unidade de tempo - tornando-se o teste definitivo de função e vida útil para qualquer ejetor a vácuo.
Como tantas vezes acontece no setor farmacêutico, a confiabilidade e a eficiência são fundamentais. Isso também é válido para a fabricação de seringas de vidro descartáveis com cânulas para o acondicionamento de, por exemplo, injeções de insulina e trombose para tratamento domiciliar.
Na empresa Nipro em Münnerstadt, na Alemanha, os ejetores de estágio único usados anteriormente foram substituídos por bombas de vácuo piCOMPACT® em duas linhas. Eles são baseados na tecnologia de vácuo COAX’ multiestágios da Piab, que minimiza o consumo de energia e oferece uma pega segura e rápida devido ao alto fluxo de vácuo inicial. Dessa forma, as quatro bombas de vácuo piCOMPACT® por sistema na Nipro, que estão em operação contínua desde fevereiro de 2020, garantem uma estabilidade de processo significativamente maior e, portanto, menos desperdício e inatividade devido a paradas da máquina para substituir as bombas.
Em uma bomba de ejetor multiestágios, o ar comprimido entra na bomba e é levado através de um sistema de bicos ejetores e câmaras de vários tamanhos, os quais atuam como um “amplificador pressurizado”. Pressões de vácuo diferentes são criadas em cada abertura das câmaras, devido aos diferentes diâmetros dos bicos ejetores. Há também uma câmara comum, na qual a pressão de vácuo é maior devido à combinação das pressões de vácuo em todas as outras câmaras. A pressão atmosférica fora do sistema avança na direção interna em uma tentativa de criar equilíbrio, o que gera um fluxo de vácuo eficiente.
O nível mais alto de pressão de vácuo na câmara comum faz com que os diafragmas de borracha ou as válvulas de retenção fechem acima das aberturas das câmaras. A única câmara não vedada é a primeira câmara de vácuo onde os níveis de vácuo mais profundos são obtidos. A mistura de ar comprimido usada para gerar a baixa pressão e o fluxo de vácuo sai pelo escape. Esse processo é concluído em milissegundos e se repete continuamente conforme o nível de vácuo aumenta e diminui.
Os ejetores multiestágios otimizam o uso da energia armazenada no ar comprimido através dos bicos de ar especialmente projetados, e uma série de ejetores progressivamente maiores que permitem que o fluxo de ar comprimido se expanda em estágios controlados. Como resultado, as proporções típicas entre ar comprimido e fluxo de vácuo são de 1:3. O que significa que cada 1 cfm de ar comprimido resulta em 3 cfm de fluxo de vácuo.
O ejetor selecionado tem uma função crucial em qualquer sistema robótico, pois ele influencia consideravelmente o desempenho, a velocidade e o tempo de operação do sistema. Uma das características mais importantes é a eficiência do ejetor. A velocidade (tempo de ciclo) será determinada em grande parte pela velocidade com que o ejetor é capaz de gerar um nível seguro de vácuo. Ao manipular materiais que vazam com variações de materiais (por exemplo, superfícies redondas ou curvas, como em seringas), a capacidade de fluxo em níveis de vácuo mais profundos é igualmente importante para manter uma alta confiabilidade. A capacidade inicial de fluxo é particularmente importante em máquinas de alta velocidade para garantir uma pega firme com uma ventosa de fole. A tecnologia de ejetor multiestágios é de 30 a 50% mais eficiente se comparada à tecnologia de estágio único correspondente, com o mesmo consumo de energia. A única “desvantagem” da tecnologia de ejetor multiestágios é um módulo ejetor levemente mais longo. Para se usar um ejetor de estágio único, é necessário compensar com um bico ejetor maior, para alcançar o mesmo desempenho. Isso adiciona custo em termos de consumo mais alto de energia e a necessidade de válvulas maiores. Além disso, ocorre um nível de ruído maior e maior produção de calor durante o processo.
Para aplicações de alta velocidade, como em tempos de ciclo <50 a 100 ms, a velocidade das válvulas tem um impacto maior sobre o tempo total do ciclo. Válvulas de operação direta eliminam o volume extra de enchimento de ar nas válvulas piloto (normalmente no estilo “poppet”). Válvulas de operação direta melhoram o MTBF [Mean Time Before Failure (Período médio entre falhas)], já que menos peças móveis estão envolvidas na construção total da válvula. A potência da válvula também determina a velocidade.
A maioria das válvulas em ejetores do tipo compacto com controles integrados são especificadas para fonte de energia de 24 VCC com uma pequena tolerância de tensão. Não é incomum que os usuários finais tenham pouco controle das cargas na fonte de alimentação utilizada. É comum que a tensão de alimentação, combinada com a pressão do ar, esteja fora da especificação. Para minimizar o tempo de inatividade, os fabricantes de máquinas e integradores robóticos precisam prestar muita atenção à faixa de tensão permitida ao selecionar a unidade e se existem outros recursos implementados para permitir flutuações na tensão de alimentação. A PWM [modulação por largura de pulso (pulse-width-modulation)] adaptativa é um método que permite flutuações na tensão de alimentação.
“Além disso, o piCOMPACT® tem uma faixa de trabalho muito maior e é muito menos sensível às flutuações do ar comprimido do que os ejetores de vácuo de estágio único que usamos até agora”, acrescenta Daniel Schmitt, engenheiro de projeto e fábrica da Nipro PharmaPackaging Germany. “Isso é particularmente importante porque nossa produção é cronometrada e não funciona continuamente. Os ejetores de vácuo piCOMPACT® da Piab estão em operação conosco há quase um ano e meio, exceto nos feriados, e executaram quinze milhões de ciclos sem problemas durante esse tempo. ”
Além disso, os ejetores COAX® são até duas vezes mais rápidos do que os outros ejetores e fornecem três vezes mais fluxo do que os ejetores de vácuo convencionais com consumo de ar idêntico. A unidade da bomba pode fornecer alto desempenho, mesmo quando a pressão de alimentação é baixa ou flutuante. Isso foi comprovado em testes comparativos independentes no Instituto Fraunhofer de Máquinas-Ferramentas e Tecnologia de Conformação IWU em Dresden, na Alemanha. Eles mostraram que os ejetores Piab exigem significativamente menos ar comprimido para atingir o mesmo desempenho em comparação com os ejetores de outros fabricantes. Consequentemente, seu uso reduz o custo do fornecimento de ar comprimido.
Com a versão mais recente do piCOMPACT®23 SMART, a função base de energia desliga automaticamente a fonte de energia quando o vácuo não é mais necessário em um sistema vedado ou semivedado. O nível de desligamento e histerese (o quanto o nível de vácuo pode cair antes de reiniciar) é totalmente ajustável. A função pode economizar até 90 a 95% de ar comprimido usado em um ciclo de levantamento. O sistema de economia de energia é combinado com a determinação automática de nível, um recurso que define automaticamente os níveis ideais de desligamento e reinício para economia de energia em cada ciclo, com base nas condições reais. A modulação por largura de pulso adaptativa reduz a potência para as válvulas quando elas estão em posição de espera e permite potência total ao chavear as válvulas para alcançar uma resposta mais rápida possível. A parte adaptável permite uma tensão flutuante sem impactar a funcionalidade. Consequentemente, a modulação por largura de pulso adaptativa reduz significativamente o consumo de energia, diminui a temperatura, aumenta a robustez da instalação e, desse modo, prolonga a vida útil da unidade de pega.
"Estamos muito satisfeitos com a mudança para as bombas de vácuo piCOMPACT® da Piab. Se você olhar para o custo total de propriedade e levar em consideração a vida útil significativamente mais longa e o menor tempo de inatividade associado à troca, menos perdas devido à queda de seringas e menor exigência de ar comprimido, seu uso ao longo da vida útil é mais economicamente viável do que a solução anterior“, resume Schmitt sobre os benefícios do ponto de vista financeiro.
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Sobre o Nipro Europe Group
As empresas do Nipro Europe Group fazem parte da Nipro Corporation Japan, uma empresa líder global em saúde fundada em 1954. Com mais de 29.000 funcionários pelo mundo, a Nipro atende os setores de tecnologia médica, farmacêutica e embalagens farmacêuticas.
