Máquinas para envasar bricks de cartón aséptico: la elección entre soluciones mecánicas y mecatrónicas

Máquinas para envasar bricks de cartón aséptico: la elección entre soluciones mecánicas y mecatrónicas

 

Contenido del artículo

1. LAS DIFERENTES TECNOLOGÍAS DE ENVASADO EN CARTÓN ASÉPTICO: SOLUCIONES MECÁNICAS Y MECATRÓNICAS
2. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS DIFERENTES SOLUCIONES TECNOLÓGICAS EN EL ÁMBITO DE LOS ENVASES DE CARTÓN ASÉPTICO
3. CONCLUSIONES DE LA COMPARACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES SISTEMAS DE ENVASADO

 

El rendimiento, la fiabilidad y los bajos costes de funcionamiento son características esenciales de cualquier tecnología en cualquier industria, pero la necesidad de flexibilidad está aumentando en los diferentes sectores de mercado, tanto en términos de nuevos productos que se lanzarán al mercado como de reducción de los tiempos de lanzamiento.

Además, las empresas demandan poder cambiar de un tipo de formato a otro lo antes posible, sin la asistencia de personal técnico altamente cualificado.

En primer lugar, examinemos los requisitos que deben cumplir las máquinas de envasado en relación con la industria de envasado de cartón aséptico.

Los productores de leche, bebidas y líquidos alimentarios requieren en primer lugar maquinaria capaz de garantizar la máxima fiabilidad y diferentes niveles de flexibilidad de la producción, como la posibilidad de cambiar de formato independientemente de la sección del envase.

Las diferentes tecnologías de embalaje en cartón aséptico: soluciones mecánicas y mecatrónicas

Las máquinas de embalaje para bricks pueden fabricarse utilizando soluciones mecatrónicas (o electrónicas, que requieren el uso predominante de servomotores) u otras soluciones mecánicas (caracterizadas por un sistema de transmisión mecánica).A la luz de las mencionadas necesidades de la industria, consideramos útil proporcionar a las empresas que pretenden envasar asépticamente su producto (leche UHT, zumos, vino y otros líquidos alimentarios) en envases de cartón multicapa, una visión general de las dos diferentes soluciones, a fin de tomar la mejor decisión sobre la envasadora aséptica que se suministrará en virtud de sus necesidades y características internas.

Conviene aclarar que la tecnología de envasado en cartón aséptico se basa principalmente en los conceptos de integridad del envase y embalaje aséptico, y que la elección entre una solución de tipo mecánico o mecatrónico no tiene ningún impacto en el proceso aséptico de la envasadora en cartón multicapa.

Ventajas e inconvenientes de las diferentes soluciones tecnológicas en el ámbito del envasado aséptico en cartón

The pros and cons of an aseptic filling machine based on a mechatronic drive system

La motorización con servomotores es flexible por naturaleza, ya que permite cambiar la ley del movimiento interviniendo en la programación del software, sin tener que realizar ningún cambio en la máquina: por lo tanto, es una solución rápida de implementar ya que es suficiente que el operador seleccione la configuración adecuada desde el panel. Esto es útil si surge la necesidad de lanzar un nuevo producto al mercado, ya que se facilitan parte de los cambios, lo que redunda en una reducción de tiempo y costes. La variación de las leyes de movimiento utilizando tecnologías mecatrónicas puede implementarse en todos los formatos viables para la envasadora. Además, no hay límite para el número de leyes de movimiento que se pueden implementar y se puede actuar en cualquier momento.

Por el contrario, una importante criticidad de las soluciones basadas en la motorización mecatrónica es que los problemas relacionados con los servomotores son también de tipo software y, por lo tanto, requieren la intervención de un especialista en software: para los operadores y técnicos de mantenimiento no especializados en automatización con frecuencia es imposible resolver estos problemas rápidamente. Por lo tanto, un pequeño problema electrónico puede implicar un tiempo de inactividad engorroso e inesperado.

En el envasado aséptico, el objetivo en términos de precisión de llenado del brick (volumen de líquido alimentario en ml), es respetar una variabilidad de 1 por mil. A este respecto, la precisión que pueden conseguir los sistemas electrónicos tiene límites en función de la velocidad. Este límite de las soluciones mecatrónicas se acentúa cuando aumentan las masas e inercias de los componentes. Se trata de un aspecto extremadamente importante en el sector del envasado aséptico, ya que la integridad del envase depende de la precisión de algunos ajustes mecánicos en grupos específicos de la máquina. Las soluciones mecatrónicas suelen prever el uso de cintas, que se deforman con el uso y pueden causar indirectamente variaciones en los ajustes mecánicos y, por lo tanto, a veces, problemas de integridad.

Los sistemas basados en tecnologías electrónicas tienden a ser más sensibles en caso de subidas de tensión en la planta de producción. Esto podría dar lugar a un mayor riesgo de fallos mecánicos, problema que no debe subestimarse especialmente en el caso de los países con infraestructuras deficientes.

MECHATRONIC DESIGN PROS & CONS DIAGRAM

Pros y contras de una máquina de embalaje basada en la motorización mecánica

En términos generales, la precisión que una leva puede garantizar incluso a altas velocidades es absoluta, especialmente en el caso de los sistemas de levas desmo, que no permiten posibles juegos mecánicos entre los componentes. La repetibilidad de estas prestaciones a lo largo del tiempo está garantizada y es estable, en particular si el conjunto de levas se encuentra en un entorno protegido y adecuadamente lubricado.

A diferencia de la motorización mecatrónica, que en muchas aplicaciones se combina con el uso de cintas, las levas se ven menos afectadas por problemas relacionados con el desgaste de los componentes y las consiguientes posibles variaciones en los ajustes mecánicos. Los sistemas de levas son poco sensibles a las masas implicadas, especialmente a altas velocidades. El correcto dimensionamiento de la leva es suficiente.

Los riesgos de fallo mecánico generados por las subidas de tensión son bajos porque, al haber menos componentes electrónicos, los movimientos están conectados mecánicamente sin incurrir en colisiones y paradas costosas de la máquina para el cliente, con evidentes repercusiones positivas en términos de fiabilidad.

En sistemas basados en soluciones mecánicas, la resolución de problemas técnicos es más sencilla y rápida, y por lo tanto menos costosa. De hecho, a diferencia de lo que sucede al usar servomotores, la resolución de problemas es más intuitiva y no requiere la intervención de técnicos altamente especializados.

En términos de flexibilidad, desde el punto de vista del diseño, la realización de una solución mecánica para cambiar el formato mediante la leva del panel del operador es compleja, y requiere altas habilidades de diseño mecánico, difícilmente disponibles en el mercado. A pesar de la necesidad de soluciones tecnológicas muy avanzadas y sofisticadas en términos de diseño, un movimiento eficaz a través de levas garantiza una mayor fiabilidad en el tiempo en términos de la robustez del sistema, lo que redunda en una mayor eficiencia productiva.

Contrariamente a lo que se podría pensar, también los sistemas basados en la motorización mecánica permiten gestionar de forma eficaz diferentes grados de flexibilidad.

De hecho, es posible cambiar rápidamente de un formato de paquete a otro con la misma sección transversal, por ejemplo, del brick cuadrado de 500 ml al brick cuadrado de 1000 ml en unos minutos y sin perder esterilidad.Además, nada impide cambiar de un envase a otro por secciones transversales (por ejemplo, de un brick delgado de 200 ml a un brick cuadrado de 1000 ml) en un tiempo razonable y recurriendo a operadores internos, sin la intervención de los técnicos del fabricante de la envasadora.

Por último, es posible envasar paquetes con formas específicas y personalizadas en la misma máquina. Las soluciones técnicas innovadoras significan que la máquina de envasado está preparada para la formar envases todavía no diseñados, es decir, cuyas características (forma y dimensiones) se desconocen en el momento de la compra. Esto permite al cliente solicitar un cambio en el formato del paquete en un momento posterior, en función de sus necesidades de marketing.

La solución para el cambio de formato basada en el movimiento de cambio mecánico se caracteriza por costes más altos que la solución mecatrónica, ya que el sistema requiere grupos mecánicos adicionales con un alto contenido tecnológico no necesarios en el caso mecatrónico (una leva y un sistema de cambio mecánico).

La complejidad en términos de diseño y los mayores costes se justifican, sin embargo, por la mayor garantía de fiabilidad, eficiencia y precisión. En comparación con una solución mecatrónica, en definitiva, una solución mecánica ofrece una mayor robustez y un mayor nivel de rendimiento.

Aunque es importante subrayar que estas mismas soluciones aplicadas al cambio de formato requieren el uso de múltiples grupos de levas, en la realidad productiva no se necesitan soluciones que requieran un mayor número de cambios de formato. Normalmente, las necesidades normales de producción pueden satisfacerse utilizando tres levas.

MECHANICAL DESIGN PROS & CONS DIAGRAM

Conclusiones de la comparación entre los diferentes sistemas de envasado

En el campo del envasado aséptico, que requiere niveles muy altos de rendimiento y fiabilidad, las soluciones mecánicas, aunque so n más caras y complejas, también son preferibles para los sistemas de envasado que permiten cambios de formato. Las características de esta solución tecnológica hacen que las intervenciones técnicas durante las operaciones de producción sean más sencillas y rápidas, garantizando ventajas globales de productividad y, por lo tanto, el Coste Total de Propiedad (TCO).

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