Soluciones de transporte neumático para la industria del envasado

Tres envasadores diferentes descubren la eficiencia, el ahorro de costos y el aumento de la producción disponibles a través del transporte neumático.

Con todos los rumores sobre la fabricación lean y la automatización, es sorprendente que cada vez más empresas no hayan integrado estas prácticas en sus líneas de producción.

Un reciente estudio comparativo de Packaging Digest denominado "Automatización en el envasado"revela que el 94 por ciento de los envasadores creen que la flexibilidad y la automatización ofrecen ventajas competitivas, sin embargo, muchos envasadores y procesadores todavía utilizan los procesos manuales y equipos obsoletos que corroen los ingresos valiosos.

Con las presiones económicas de hoy en día, más gerentes de planta y otras personas responsables del transporte de polvos, elementos granulares y escamas para su envasado están adoptando el funcionamiento automático de los equipos de transporte y envasado mediante aspiración como estándar para lograr puntos de precio fundamentales para el éxito en el mercado.

Al contemplar el traslado a los procesos automatizados, las personas responsables de la optimización de la producción citan a los costos, la flexibilidad, la confiabilidad y la calidad de los productos entre sus principales preocupaciones. El primero y principal de estos problemas es la forma en la que el proceso afectará a la calidad del producto, ya que el transporte de polvo normalmente puede cambiar su tamaño, densidad y textura.

Preservar y proteger

Pacon Mfg., un fabricante y convertidor de producto para el consumidor, de los mercados médicos e industriales, de Somerset, NJ, tuvo que considerar esto, cuando un proyecto en particular exigió de alta velocidad de transporte y distribución de mezcla en polvo en dos capas de material sin tejer.

El material no tejido se sellaba mediante ultrasonido después de la dispensación de polvo. El producto, una aplicación para el cuidado facial que tenía propiedades auto-formación de espuma, podría verse gravemente afectada por la manera en que se transporta al llenador de barrena. Si las partículas de polvo se hacen demasiado pequeñas, el producto se auto-espumaría demasiado rápido tras el uso. Si las partículas se hacen demasiado grandes, el proceso de auto-formación de espuma tomaría demasiado tiempo. El cambio de la densidad, mezcla y textura de los componentes generaría tasas o volúmenes de llenado no uniformes, lo que es inaceptable por las normas de control de calidad.

"Debido a que la velocidad de fabricación del producto establece finalmente el precio, nuestro objetivo no era solamente desarrollar el producto, sino también elaborar un proceso que mantiene la calidad al punto de precio necesario", dice el vicepresidente de Pacon Mike Scaduto. "Para ello, hemos tenido que reducir al mínimo la mano de obra y cumplir con los exigentes requisitos de uniformidad para mover y dispensar nuestro polvo a volumen alto."

Pacon investigó los métodos tradicionales de transferencia de ingredientes, pero llegó a la conclusión de que había inconvenientes para la aplicación, incluidas interrupciones de la producción y un tamaño de partículas degradado.

Un sistema de transporte neumático positivo tenía un aspecto prometedor, pero alteraba demasiado el tamaño de las partículas del producto cuando el producto se transportaba a través de tuberías.

Al igual que los otros métodos considerados por Pacon, el transportador aéreo hubiese ocupado más espacio de producción que lo que deseaba Pacon, y su limpieza podría haber sido muy difícil con una solución de alcohol/agua al 70 por ciento.

El sistema que satisfizo todas las necesidades de Pacon resultó ser el neumático. Suministrado por Vac-U-Max (www.vac-u-max.com), el sistema consta de dos estaciones de volcado de tambor de bajo perfil para una carga fácil, alimentadas por una aspiración negativa a través de las tuberías de la línea de transporte a los tres rellenadores de barrena. Una estación de volcado de tambor suministra polvo a un solo rellenador de barrena, mientras que la otra alimenta a los rellenadores de barrena restantes.

Fácil de mantener

Como el polvo puede cambiar de densidad en el cabezal de llenado de barrena, lo que genera un llenado incorrecto, mantener el cabeza lleno y a una densidad adecuada es muy importante. Para mantener una adecuada densidad de polvo en los cabezales de llenado de barrena y afectar la precisión de llenado, Vac-U-Max montó receptores de polvo con varios filtros personalizados encima de los rellenadores de barrena. Vac-U-Max también aplicó un acabado de alto brillo al interior y exterior del transportador, lo que redujo el pegado de polvo dentro del sistema e hizo que el exterior sea más fácil de limpiar.

Vac-U-Max modificó los receptores de polvo para ayudar a transportar el polvo sin degradación, y los componentes estándares personalizados para hacer encajar el producto y los procesos, al mismo tiempo que se reduce la posibilidad de que el polvo se degrade y se mantiene la calidad del polvo. Además, un dispositivo comprueba el nivel de polvo en cada una de las tres tolvas de llenado de la barrena. Cuando se necesita más polvo, volúmenes predeterminados de polvo se envían automáticamente a las tolvas.

El sistema está diseñado para facilitar las tareas de mantenimiento. Los tubos del transportador modular tienen un receptor especialmente diseñado para un, montaje/desmontaje rápidos sin herramientas y de fácil limpieza. Las estaciones de volcado de tambor se fabricaron sin esquinas y con pocas soldaduras. Las curvas interiores y soldaduras de esquina tienen un radio mínimo de ft/a.-in para minimizar acumulación de material.

Un descargador de línea purga el transportador al final de cada ciclo de transporte para evitar repliegue del polvo y hacer que el reinicio sea más fácil.

En la instalación del transportador, Vac-U-Max trabajó con Pacon para adaptar el sistema a las necesidades de Pacon. En lugar de colgar el tubo de transporte del techo o apoyarlo en el piso, Vac-U-Max lo suspendió por encima del equipo de Pacon, de forma que no necesita espacio en el piso y puede acomodar un mecanismo de ajuste de receptor vertical diseñado por Scaduto. El resultado es un sistema modular que puede también reubicarse, si Pacon lo desea.

Fácil instalación para el café

Tal como Pacon Mfg., Café Soluble, un productor y envasador de café tostado y molido en Managua, Nicaragua, también había tomado en consideración sistemas de transporte mecánicos. Pero rechazó estos métodos, incluido un sistema híbrido de transportadores de tornillo vinculado con una balanza de lotes, debido a que exigían mucho espacio o no tenían la flexibilidad que Café Soluble deseaba.

Después de que la empresa experimentó un crecimiento exponencial, sin embargo, el gerente de planta de Café Soluble, Ernest Hurtado, ayudó a revisar la operación manual que había manejado todos los pasos de procesamiento por lotes, mezcla e intermedios en la planta. "Hemos tenido un ejército de personas que trasladaban cajas [de café] por todos lados," dice. "Hemos crecido tan rápidamente que no pudimos realizar todo el manejo del material".

Al evaluar las opciones para mejorar los pasos de manejo de materiales, procesamiento por lotes y mezcla, Cafe Soluble buscó un sistema que pudiera crecer junto con la empresa y, aún así, encajar dentro de su presupuesto.

"Sabíamos que en algún momento, tendríamos que cambiar el diseño y mover las cosas un poco," añade Hurtado. "Pero un transportador de tornillo o un elevador de cubo requerirían una gran cantidad de espacio de producción".

El sistema Vac-U-Max encaja dentro de los requisitos de la empresa. Como Pacon Mfg., Café Soluble ha elegido transportadores neumáticos que son "muy móviles," dice Hurtado. "Solo es necesario conectar una conexión de aire, y está listo para trabajar. Solo necesita un soporte aéreo adecuado, que puede ser tan elegante o rudimentario como quiera. Pero es un sistema muy flexible".

Café Soluble ha revisado su sistema de manejo de materiales y procesamiento por lotes con la instalación de seis receptores de vacío. Dos de ellos están equipados con celdas de carga y un sistema de control de peso, y prestan función como tolvas de peso sobre dos mezcladores. Los otros cuatro receptores de vacío se instalan en pares, con un par en cada una de las dos tolvas que alimentan las máquinas de envasado de café.

"La instalación ha eliminado virtualmente el manejo manual de materiales", relata Hurtado.

La operación de envasado de café de Café Soluble comienza en un molino que descarga el café molido en pequeñas tolvas, cada una de ellas específica para una determinada variedad de café. A medida que el café llena las tolvas, los receptores de vacío sobre las mezcladoras generan presión negativa y sacan el café de las diversas tolvas a través de una serie de líneas de transporte.

Mezclar y homogeneizar

Cuando la compañía de café alcanza el final de una línea que se extiende a lo largo de 10 m, un receptor de vacío se llena hasta que se logra el peso objetivo. "Normalmente, un receptor de vacío Vac-U-Max extraerá 20 libras (9 kg) de café de una tolva antes de descargarlas en la mezcladora a continuación", dice Hurtado. Al repetir la operación 16 veces, el lote crece hasta alcanzar las 320 libras.

Un trabajador, a continuación, realiza pequeños agregados manuales para terminar la receta de café, y la mezcladora mezcla ese lote de café. A medida que funciona la mezcladora, el otro receptor está cargando la segunda mezcladora con el producto. Esto transforma una operación por lotes en un proceso continuo. Un ciclo de carga, mezcla y descarga toma unos 15 minutos.

Tras mezclar, el café se descarga en un transportador de tornillo que alimenta un elevador de cubo. El elevador de cubo lleva la mezcla de café a un silo montado en el suelo que contiene el café hasta que se necesite en las máquinas de envasado. Cuando llega el momento, los cuatro receptores de vacío montados en las tolvas de alimentación de envasado funcionan en tándem para retirar el café, que luego se desplaza verticalmente 10 m antes de la descarga en las tolvas de alimentación.

Los interruptores de nivel Vac-U-Max controlan el funcionamiento de los cuatro receptores de vacío mediante la señalización de más café cuando el nivel del producto cae por debajo de un punto determinado.

Los interruptores también detienen los receptores de vacío cuando el nivel en la tolva llega al punto de ajuste alto. El café fluye entonces a un conjunto de máquinas de formado vertical/llenado/sellado de envasado, cada una de las cuales con cuatro carriles que envasan 1,750 lb (800 kg) de café/h.

Aunque el costo inicial del sistema de transporte neumático fue mayor, la recuperación de la inversión en el ahorro de costos de la instalación y el funcionamiento confiable favorecieron el transporte neumático. "El transporte y el pesaje se realizan ahora en una sola operación, mientras que si se utilizan componentes separados, tendríamos que haber comprado transportadores de tornillo o elevadores de cubos de una de fuente y equipos de pesaje y controladores de otra," explica Hurtado. "Hemos visto un gran ahorro en el sistema de lotes, con relación a la compra de uno por separado".

Antes de la revisión de su operación para incorporar el transporte neumático, Cafe Soluble necesitaba 40 trabajadores en tres turnos. Ahora, solamente necesita 12 trabajadores durante tres turnos.

Casi 500 horas de producción de malvaviscos

Reducir el uso de mano de obra y aumentar las velocidades de producción no son las únicas formas en las cuales los transportadores neumáticos generan beneficios en materia de costos. Los transportadores neumáticos también aumentan la confiabilidad del sistema, al añadir horas de producción al cronograma.

Doumak Inc., considerado como uno de los más grandes productores de malvaviscos a nivel mundial, aumentó la producción en casi 500 horas/año, al agregar un sistema de transporte neumático Vac-U-Max en su operación de envasado en Bensenville, IL.

Mike Morgan es un veterano de la producción para la industria alimentaria que ha trabajado en una serie de plantas en el transcurso de los años y ha prestado funciones como supervisor de mantenimiento en la planta Bensenville.

"Prácticamente no se necesita mantenimiento o limpieza en los sistemas de transporte neumático porque tienen pocas piezas móviles," informa Morgan. "Solamente limpiamos o cambiamos las mangueras, y comprobamos el motor y el aceite dos veces al año. Eso agrega que tal vez 30 horas al año de producción, en comparación con el mantenimiento preventivo mensual de 20 piezas móviles o más en otros tipos de sistemas de transporte".

Los numerosos puntos de atrapamiento en los elevadores de cubos y cintas transportadoras pueden, a veces, afectar la calidad del producto. Si una cantidad excesiva de almidón permanece en el equipo, la calidad del producto puede disminuir y los costos de producción aumentar a medida que los materiales se tornan en residuos. Los riesgos respiratorios pueden ser un factor, que obligue a que los operadores empleen máscaras antipolvo o respiradores. También puede haber riesgo de explosión si el polvo o los polvos, como por ejemplo el almidón se mezclan con el aire en determinadas combinaciones.

El tiempo de inactividad afecta los ingresos

En lugar de volcar malvaviscos en las máquinas de envasado a un ritmo inflexible, los receptores de vacío de Doumak transportan de manera neumática los malvaviscos a través de seis mangueras con clasificación para la industria alimentaria a sus máquinas de envasado a demanda.

"Existe la necesidad de flexibilidad e integración que a menudo se ven insatisfechas por equipos convencionales," dice Morgan. "Cuando la máquina de envasado experimenta averías, la producción puede apagarse durante al menos 30 minutos. Nuestra planta que funciona todos los días durante las 24 horas necesita producción constante. En un cronograma de producción tan estricto, cualquier tiempo de inactividad afecta los ingresos de inmediato".

Esencial para la eficiencia de la planta es la capacidad para transportar el material utilizado en la producción a fin de coordinar adecuadamente con los equipos de envasado. Cuando una máquina de envasado sale de servicio, Morgan dice que el producto debe poder enviarse a máquinas en funcionamiento. El equipo de transporte debe ajustar la velocidad cuando las máquinas de embolsado de malvaviscos llenan bolsas de diferentes tamaños.

"Con el transporte neumático, si la máquina de envasado evidencia averías, fácilmente podemos desviar producto al resto de las máquinas con solo presionar un botón," dice. "El control de la alimentación permite que los embolsadores funcionen a la máxima eficacia. El transporte neumático agrega horas por semana a la producción, al eliminar muchos obstáculos."

Reimpreso de Packaging Digest, Octubre de 2008. © Reed Business Information, RBI, "una división de Reed Elsevier", Inc. Todos los derechos reservados. Se ha modificado el diseño de página en la forma en que se publicó originalmente en Packaging Digest.