Sujeción por vacío: ¿cómo mejora la eficiencia en la fabricación?

Si hemos visto alguna imagen de una planta de fabricación de coches, seguramente habremos observado los típicos brazos robotizados que recolectan, sujetan y colocan piezas como paneles de carrocería, ruedas o partes de motor de forma contínua. Para ello usan pinzas que usan el vacío para sujetar y manipular componentes de forma segura, ya que ofrece una sujeción fuerte y estable sin causar daños a las piezas, como aboyaduras o arañazos, algo esencial para mantener la calidad y precisión en el proceso de ensamblaje de vehículos.

Este proceso industrial, la sujeción al vacío, se usa en otros sectores, como el del empaquetado, el manejo de materiales o la fabricación de otros productos. Al eliminarse el aire entre las ventosas del brazo robotizado y el objeto a sujetar, se genera un agarre fuerte por una elevada presión atomsférica, algo que beneficia a otro tipo de procesos que van desde el ensamblaje preciso hasta el transporte seguro de componentes en infinidad de industrias.

¿En qué consiste la sujeción por vacío?

Como hemos adelantado, la sujeción por vacío se basa en la creación de un vacío entre una ventosa y la superficie de un objeto para sacar partido de la presión atmosférica para sujetar el objeto de manera estable contra esa ventosa. Esto es especialmente beneficioso en el caso de tener que mover y manipular la pieza en sus 360 grados, por ejemplo, en procesos de mecanizado por varias caras, y en procesos en los que se necesita cuidar especialmente la integridad de la pieza.

Este tipo de agarre tiene ventajas, que desarrollaremos un poco más adelante en este post, sobre otros sistemas como el de sujeción mecánica o el de sujeción magnética, como la precisión mayor, más seguridad y la capacidad de preservar la pieza de daños. En este otro post hablamos de la manipulación al vacío, que es un proceso muy parecido.

¿Cómo funciona la sujeción por vacío paso a paso?

Este proceso con vacío tiene a un conjuinto de ventosas como protagonistas, que en inglés se llaman vacuum gripper. Estas ventosas basa su funcionamiento en los principios de la dinámica de fluidos y la succión. Los pasos básicos de este proceso son:

Paso 1

Una bomba de vacío o, en algunos casos, un efecto venturi, extrae las moléculas de aire del espacio existente entre la ventosa y el objeto. El nivel de vacío puede controlarse según el objeto a sujetar (forma, tamaño…), de forma que el flujo de aire hacia la ventosa puede ser más o menos intenso, siempre asegurando el agarre continuo del objeto mediante válvulas unidireccionales.

Paso 2

Dentro de la ventosa se crea un ambiente de baja presión (o de vacío, es decir, de ausencia de moléculas de aire) en relación con la presión atmosféria que rodea el objeto a sujetar.

Paso 3

Esta diferencia de presión provoca que el objeto sea de alguna manera atraído hacia la ventosa, de forma que ésta puede sujetar el objeto de forma estable.

Paso 4

Para volver a depositar el objeto, la bomba de vacío se desactiva y se permite que el aire vuelva a entrar en el espacio entre la ventosa y el objeto, liberando así el agarre y permitiendo su colocación.

Ventajas de la sujeción al vacío

Como hemos apuntado, la sujeción al vacío ofrece algunas ventajas importantes con respecto a otros métodos de agarre, como por ejemplo:

• Sujeción libre de daños. La diferencia de tipos de sujeción como la mecánica, la sujeción al vacío respecta las superficies de los objetos porque no aplica fuerza directa mediante garras o similares. Esto la hae ideal para objetos frágiles o delicados, como el cristal, la cerámica o los componentes electrónicos.
• Versatilidad. Este tipo de sujeción es mucho más versátil que otras formas de agarre, ya que puede usarse con un amplio abanico de formas y tamaños de objetos, así como materiales, sin necesidad de accesorios específicos para cada uno como ocurre con la sujeción mecánica. Otros sistemas como la sujeción neumática, sólo son adecuados para superficies concretas, como en este caso las planas y lisas.
• Sin deformación. Algunos métodos de sujeción omo los mecánicos o los magnéticos pueden llegar a deformar las piezas, especialmente en aplicaciones de mecanizado o de corte de materiales delgados. Al no deformar las piezas, se puede mantener su precisión dimensional.
• Sujeción uniforme. Otros métodos de agarre pueden generar una mayor presión en alguna parte específica de la superficie de un objeto, a riesgo de que la pieza se deslice o experimente inestabilidad durante su manipulación, mientras que la sujeción al vacío garantiza un agarre uniforme en toda la superficie.
• Precisión y rapidez. Al activarse el sistema de vacío en segundos, la sujeción al vacío puede sujetar y liberar objetos de forma precisa y rápida, así que esto resulta en una producción o ensamblaje automatizados en masa más eficiente y rentable.
• Compatibilidad con materiales no ferromagnéticos. Los métodos de sujeción magnética compiten con la sujeción al vacío en puntos como fuerza de agarre, velocidad de sujeción y precisión, pero obviamente los materiales no ferromagnéticos como el aluminio, el plástico o el vidrio no pueden beneficiarse del uso de imanes para la manipulación.
• Mayor durabilidad de la maquinaria por menor desgaste. La sujeción al vacío (y también la sujeción magnética) evita que los componentes experimenten tanto desgaste como los de los equipos de agarre mecánico, que implican fricción y movimiento constante.
• Nivel de ruido menor. Aunque los equipos de vacío pueden llegar a ser ruidosos, los necesarios para la sujeción al vacío pueden proporcionar entornos tranquilos, ya que no implican sistemas mecánicos ruidosos.
• Facilidad de integración en cualquier línea de producción industrial. Gracias a válvulas y sensores, la sujeción al vacío puede controlarse y ajustarse con precisión.
• Entornos de trabajo más seguros. Mientras que sistemas de sujeción mecánica pueden suponer componentes móviles afilados o que pueden llegar a suponer un peligro, la sujeción al vacío proporciona entornos de trabajo más seguros.

¿Cómo se usa la sujeción al vacío en las diferentes industrias?

• Industria automotriz. Como hemos apuntado al principio, la sujeción al vacío en automoción permite mantener sujetas de forma forma estable y precisa piezas grandes como paneles de carrocería, ruedas y componentes del motor durante el proceso de ensamblaje y fabricación. De esta forma, la producción es más eficiente y de calidad.
• Industria aeroespacial. De una forma parecida a la de la industria automotriz, aunque sin el mismo grado de producción en cadena, la sujeción al vacío en este caso hace posible sujetar componentes críticos de aviones y satélites, así como piezas largas y delgadas (alas, fuselajes), durante la fabricación y el montaje. Así se garantiza un proceso preciso y seguro.
• Industria de logística y empaquetado. Seguramente habremos visto grandes naves como Amazon u otros con sistemas de recogida y traslado de productos robotizados, así como empaquetado para envío, de forma automatizada. En estos casos, la sujeción al vacío puede desempeñar un papel fundamental, al permitir que los robots recolecten y muevan productos de manera eficiente, manteniéndolos sujetos durante el proceso de manipulación y empaquetado.
• Industria electrónica. La fabricación de dispositivos electrónicos implica piezas muy pequeñas que es necesario manipular con gran precisión, y la sujeción por vacío permite coger y colocar componentes muy pequeños de manera precisa en placas de circuito impreso, sin lo cual no sería posible garantizar la calidad y la fiabilidad de los dispositivos electrónicos como móviles, tablets, ordenadores, etc.
• Industria alimentaria. Tanto en sistemas de envasado al vacío como en la manipulación de productos delicados como el chocolate o las galletas, que pueden romperse fácilmente o derretirse si se aplica calor con aparatos mecánicos, la sujeción al vacío tiene como ventaja el poder sostener y mover estos productos suavemente y con precisión, asegurando su integridad y su buena presentación, y también, en el caso del envasado, prolongar la vida útil de los alimentos al eliminar el aire del envase, previniendo la oxidación y la proliferación de microorganismo que sin aire lo tienen más difícil.

Marpa Vacuum, proveedor de equipos de sujeción al vacío

Como hemos visto en este post, la sujeción al vacío es fundamental en diversas aplicaciones industriales, y por eso necesita de un equipo que cree un ambiente de baja presión para eliminar el aire entre la ventosa y el objeto. La elección del sistema de sujeción al vacío adecuado depende de la aplicación específica, pero suele recurrirse a bombas de vacío como las de paletas rotativas, que son de las más versátiles, las de anillo líquido, especialmente útiles en situaciones que involucran vapores, o las de pistón, que ofrecen tiempos de respuesta rápidos para aplicaciones de alta producción. Marpa Vacuum es fabricante de los equipos de vacío más confiables, eficientes energéticamente y con la mejor calidad precio, pudiendo proporcionar desde equipos individuales hasta soluciones completas llaves en mano.