Bij Pneutec adviseren wij vaak het gebruik van een venturi-cartridge voor het creëren van vacuüm. Een veelgehoorde misvatting is echter dat een venturi duur is in gebruik omdat er energie verloren zou gaan. In onderstaande artikel leggen wij aan de hand van een case uit dat het gebruik van COAX® technologie van Piab juist energie en kosten kan besparen.
Praktijk case: venturi vs blower bij foamgripper
In het onderstaande voorbeeld halen we het gebruik van een foamgripper aan omdat dit het meest tot de verbeelding spreekt, dit is een grote vacuümgrijper waarmee bijvoorbeeld een gehele pallet laag aan producten in een keer opgepakt kan worden.
De vergelijking geldt echter voor elke toepassing waarin er cyclus wordt afgewerkt en er gekozen kan worden tussen een veelvoud cartridges of een mechanische pomp. In kleinschaligere toepassingen hebben cartridges nog duidelijkere voordelen.
Bij het aanschaffen van een foamgripper kan er vaak voor het creëren van vacuüm gekozen worden tussen het gebruik van een blower of venturies. We gaan er hierbij vanuit dat er in beide gevallen gebruik wordt gemaakt van een foamgripper met gelijke specificaties en dat de toepassing geschikt is voor beide principes. (In het geval van grote afmetingen grippers kan een blower de enige mogelijkheid zijn).
In deze vergelijking is er dus vrijwel geen verschil tussen het onderhoud dat je aan gripper zou moeten doen; voornamelijk het vervangen van de foam. Ook gaan wij er vanuit dat de klant een persluchtinstallatie heeft met voldoende capaciteit. Het onderhoud daaraan is dan al in het standaard onderhoud opgenomen.
De drie belangrijkste topics zijn eigenlijk:
- Onderhoud
- Energie(kosten)
- Eenvoud ontwerp en installatie
Bovenstaande topics behandelen we aan de hand van de volgende case:
- Een pick-and-place toepassing wordt uitgevoerd met 4× foamgrippers 400×600mm voorzien van flowrestricties.
- De cyclustijd van de machine is 100 seconden waarbij het product 25 seconden moet worden vastgehouden.
- Machine is 8 uur per dag in bedrijf en 260 dagen per jaar = 2080 hr/jaar
- Downtime van de machine door productieverlies kost €1.000,-/hr
- Kosten onderhoudspersoneel €75,-/hr
Onderhoud
Venturi – De venturies met COAX technologie zoals wij toepassen in de gripper heeft eigenlijk geen onderhoud nodig. Er zitten namelijk geen bewegende delen in (enkel rubberen “flapjes”), dus er is geen slijtage. In het geval van ernstige vervuiling kunnen ze eenvoudig schoon geblazen of vervangen worden.
Voor een foamgripper houdt dit in dat er vier schroefjes zoals bovenstaand losgehaald dienen te worden. Het is uiteraard afhankelijk van hoe vuil de omgeving is waarin de gripper werkt om te kunnen bepalen hoe vaak dit zou moeten gebeuren.
Standaard wordt geadviseerd om dit 1x per jaar uit te voeren maar in veel gevallen is dit veel minder frequent, vaak zelfs eenmaal per 5 jaar of langer. Downtime van de gripper zou per geval niet veel meer dan 15 minuten hoeven te zijn.
Uitgaande van het uiterste geval van 1x per jaar onderhoudt komt dit dus neer op 4× 15min = 60min/jaar downtime.
Blower – Bij een blower is er uiteraard wel onderhoud nodig aangezien dit veel bewegende delen heeft. We verwijzen naar de richtlijnen van de blower zelf wat hiervoor geadviseerd wordt. Over het algemeen is dit:
- Maandelijks reinigen van de blower en inspectie van de filters – 10 min
- Elke 6 maanden de elektronische componenten en de koelventilator stofvrij maken – 25 min
- Jaarlijks reinigen van de elektronische connectoren, sensoren en geluidsdempers – 60min
Daarnaast wordt er gebruik gemaakt van een dikke vacuümleiding voorzien van een metalen spiraal, doordat hier telkens vacuüm op wordt gezet en deze veel beweegt zal deze slang ook slijten. Vaak moet deze slang 1 maal per 2 jaren vervangen worden. We gaan ervanuit dat we 12m slang nodig hebben met een prijs van ca. €40,-/m, dit komt neer op €240,-/jaar, het vervangen van de slang kost ook ongeveer 1 uur.
Uiteraard kunnen de vele bewegende onderdelen natuurlijk slijten. Ook is de downtime van de machine bij onderhoud hoger omdat er meer stappen moeten worden gevolgd, en vindt dit vaker plaats.
Resultaat – Bij het gebruik van venturies is de downtijd per jaar ongeveer 1 hr, dit komt neer op €1.075,-/jaar. In het geval van een blower is de totale downtijd 4.3hr/jaar, hetgeen een equivalent is van €4.620,-/jaar + €240,- materiaalkosten = €4.860,-
Op jaarbasis komt dit neer op een besparing van €3.785,- bij het gebruik van venturies.
Energie(kosten)
Bij de energiekosten gaan we er vanuit dat de aanschaf van de venturies vergelijkbaar is met de prijs voor het aanschaffen van een blower. Of dit exact zo is hangt af van de gekozen onderdelen. In veel gevallen zijn het totaal aantal venturies voordeliger dan blowers met vergelijkbare capaciteit. We vergelijken nu echter puur op het energieverbruik en de bijbehorende kosten.
Venturi – De grippers hebben elk 2× Piab venturi cartridges Si32-3 nodig om voldoende capaciteit te hebben. Deze maken gebruik van zgn. COAX® technologie waardoor er efficiënt wordt omgegaan met het energieverbruik. Hierdoor is de verhouding perslucht : vacuumflow 1:3.
Perslucht verbruik per cartridge is 1.75Nl/s bij 6 bar. In totaal wordt er 4 × 2 × 1.75 = 14Nl/s = 840 Nl/min perslucht verbruikt. Gemiddeld vermogen compressor 5.5 W per Nl/min bij 6 bar. Totaal energieverbruik is dan 4620 W bij continu verbruik.
Er is echter maar een verbruik van 25% van de cyclustijd, de rest van de tijd is er geen vacuüm en dus geen persluchtverbruik. Op jaarbasis bij 2080 uur komt dit neer op 2.402,4 kWh.
Blower – Om de 4 grippers aan te kunnen sturen kan er gebruik worden gemaakt van 1 blower, deze heeft dan een capaciteit nodig van 4.3 kW. Aangezien de blower 100% van de cyclus in bedrijf is komt dit op jaarbasis neer op 8.944 kWh.
Resultaat – In bovenstaand voorbeeld is de besparing dus 6.541,6 kWh, bij een energieprijs van €0,30/kWh komt dit neer op een besparing van € 1.962,48 bij het gebruik van venturies
Eenvoud ontwerp en installatie
Bij het ontwerp van de machine is er enkel een verschil tussen de te gebruiken componenten, aangezien het gelijke bouwvorm van de grippers betreft zit hier geen aanzienlijk verschil in bijvoorbeeld de montage van de gripper. Deze kosten zijn allemaal eenmalig maar voor de berekening schrijven we ze af in 5 jaar.
Venturi – Om de venturies aan te sturen is er enkel een perslucht leiding nodig die naar de grippers gaat. Om de grippers te schakelen maken we gebruik van 1× een 3/2-ventiel voor vacuum en 1× een 3/2 ventiel voor het afblazen. Eventueel wordt er voor de ventielen nog een filterreduceerset gemonteerd om de persluchtdruk in te stellen. De constructie die nodig is om de onderdelen te installeren is verwaarloosbaar.
- 3/2 ventiel ca. €50,-, × 8 = €400,-
- Filter-reduceer ca. €40,- ×1 = €40,-
- Rol persluchtslang PU ø10×8mm, 50m = € 75,-
- Diverse koppelingen ca. €15,-
Totale investering ca. € 530,-
Blower – Om gebruik te maken van een blower is er een elektrische aansluiting op de machine nodig, we gaan hierbij vanuit dat deze reeds aanwezig is.
Als er gebruik gemaakt gaat worden van een blower dan zijn er naast de blower nog een aantal onderdelen nodig om deze te kunnen gebruiken. We hebben in een eerder stadium gemeld dat we de kosten van de aanschaf van de blower wegstrepen tegen de aanschaf van de venturies. Er zijn echter nog wel een aantal andere onderdelen nodig.
Denk hierbij aan de omkeerklep die het vacuum in de leiding verbreekt. Een aantal meter dikke PVC leiding ø60mm voor het verbinden van de blower en verdeelblok met de grippers. Maar deze slang heeft vanwege zijn gewicht en stugheid ook een ophanging nodig.
- Omkeerklep ca. €1000,-
- PVC slang ø60mm ca. €40,-/m × 12m = €480,-
- Verdeelblok 1:4 ca. €1100,-
- Ophanging slang en montage onderdelen ca. €300,-
Totale investering ca. €2.880,-
In veel gevallen is er ook nog een constructie voor de plaatsing van de blower voorzien, maar we gaan er in dit geval vanuit dat deze eenvoudig op de grond geplaatst kan worden en er hier geen extra kosten hoeven worden gemaakt.
Resultaat – In bovenstaand voorbeeld is de besparing voor de installatie en ontwerp dus € 2.350,- bij het gebruik van venturies
Conclusie
Vooraf moeten we benadrukken dat in sommige gevallen het gebruik van een blower een logischere keuze is omdat er bijvoorbeeld een hoge flowcapaciteit nodig is, er geen of onvoldoende perslucht op de locatie aanwezig is of dat binnen de cyclustijd vrijwel continu vacuum nodig is.
In vele gevallen is de verhouding vacuüm aan/uit 1:2 of zelfs (zoals in de case) 1:4, in die gevallen is het gebruik van venturies vrijwel altijd lonend, vooral bij hoge energieprijzen.
Het resultaat van bovengenoemde voorbeeld geeft het volgende beeld van jaarlijkse kosten waarbij de investering voor de installatie over een periode van 5 jaar bij een rente van 5% wordt afgeschreven.
Nawoord
Bovenstaand voorbeeld is een fictieve case waarbij wordt gekozen voor een eenvoudige uitvoering, er zijn echter nog een aantal mogelijkheden welke nog meer kunnen bijdragen aan energiebesparing en kostenbesparingen.
Wilt u weten in hoeverre u kosten kunt besparen door een mechanische vacuümbron te vervangen door een venturi? Of welke mogelijkheden er zijn om uw productieproces te automatiseren? Neem dan vrijblijvend contact op met één van onze applicatie specialisten. We bespreken graag met u de mogelijkheden.