La demanda de sistemas de transporte inteligentes y eficientes

Los diseños modernos y personalizados de transportadores de línea de embalaje automatizados de alta velocidad, como este diseñado por NCC Automated Systems, cuentan con cambio de carril y fusión para acelerar el flujo del producto y poder cambiar el tamaño del producto y los SKU fácilmente.Imagen cortesía de NCC Automated Systems

Ya sean actualizaciones, modernizaciones o nuevas instalaciones, los sistemas de transporte deben adaptarse a los sistemas de automatización existentes, utilizar menos energía y ser incluso más inteligentes que nunca, con la capacidad de adaptarse a los cambios de tamaño de productos o envases en un solo turno. Al mismo tiempo, la limpieza según los estándares sanitarios 3-A de la FDA, el USDA y los productos lácteos es imprescindible. Muchos proyectos de transporte son específicos de una aplicación y a menudo requieren trabajo de diseño. Desafortunadamente, los problemas laborales y de la cadena de suministro pueden retrasar significativamente los proyectos diseñados a medida, por lo que se requiere una planificación y programación adecuadas.

Según una encuesta reciente, “Mercado de sistemas de transporte por industria” de Research and Markets, se prevé que el tamaño del mercado mundial de sistemas de transporte alcance los 12.700 millones de dólares en 2027, desde un valor estimado de 9.400 millones de dólares en 2022, una tasa compuesta anual del 6%. Los factores clave son una mayor adopción de soluciones personalizadas de manipulación automatizada de materiales basadas en especificaciones de nicho en diversas industrias de uso final y la creciente demanda de manipulación de mayores volúmenes de productos, especialmente en los mercados de consumo/minorista, alimentos y bebidas.

Según el informe, las constantes inversiones en I+D por parte de los fabricantes de sistemas de transporte, acompañadas de crecientes redes de cadenas de suministro, están impulsando la demanda de soluciones de transporte en el período previsto. Según la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial, se espera que el consumo de bienes en los países desarrollados aumente a aproximadamente 30 billones de dólares para 2025. Se espera que este aumento aumente la penetración de la automatización industrial y la necesidad de sistemas eficientes de manipulación de materiales.

Si bien ciertas aplicaciones especializadas en la industria alimentaria, como productos secos y a granel, a menudo implican sistemas transportadores tubulares cerrados (por ejemplo, vacío, arrastre, etc.), el estudio muestra que, por tipo, se proyecta que la cinta transportadora sea la más grande. y uno de los mercados de más rápido crecimiento. Las cintas transportadoras pueden manejar mayores capacidades a un costo significativamente menor por tonelada-kilómetro y cubrir distancias más largas de manera más fácil y económica que otras cintas transportadoras. Aunque muchas aplicaciones de alimentos y bebidas dependen específicamente de transportadores tubulares sellados para minimizar el polvo y preservar la limpieza, el estudio dice que las cintas transportadoras funcionan junto con sistemas de transporte especializados en alimentos y bebidas, especialmente en sistemas de embalaje y almacenamiento/distribución.

No importa el tipo de transportador, la limpieza es un factor importante en nuestra industria. "Los requisitos sanitarios en constante cambio siguen siendo el tema clave de discusión para los fabricantes de alimentos y bebidas", dice Cheryl Miller, directora de marketing de Multi-Conveyor. Esto significa una mayor demanda de sistemas construidos en acero inoxidable según estrictas pautas sanitarias según lo dispuesto por la FDA, el USDA o las agencias lácteas, por nombrar algunas. El cumplimiento puede requerir diseños de pernos de lavado, tiras de desgaste y soldaduras continuas, soportes sanitarios, patrones de orificios de limpieza, marcos de acero inoxidable y componentes de transmisión de potencia con clasificación especial, y los estándares sanitarios 3-A requieren una certificación real.

ASGCO Complete Conveyor Solutions ofrece bandas, poleas guías, limpiadores de bandas primarias y secundarias, productos para control de polvo y zócalos, y más, además ofrece servicios de mantenimiento y reparación, empalme de bandas y escaneo láser. Según Ryan Chatman, gerente de marketing, los clientes de procesamiento de alimentos necesitan bandas transportadoras antimicrobianas y bandas con borde revestido para ayudar a prevenir la contaminación de los alimentos.

Para las cintas transportadoras convencionales, una cinta impulsada por los bordes puede tener sentido por un par de razones. (Ver Investigación y desarrollo en ingeniería de FE, 9 de junio de 2021). FE había entrevistado a Kevin Mauger, presidente de SideDrive Conveyor Company. Cuando se le preguntó por qué una empresa elegiría un transportador impulsado por el borde, Mauger sugirió que el transportador se puede accionar en múltiples puntos, manteniendo la tensión de la correa uniforme en todo momento. Además, sin tambor ni jaula giratorios, el transportador es más fácil de limpiar, lo que ayuda a reducir el riesgo de contaminación de los alimentos.

Sin embargo, un rodillo/motor de tambor autónomo que acciona una cinta transportadora tiene varias ventajas sobre las carcasas de engranajes y los motores convencionales, especialmente en saneamiento. Alexander Kanaris, presidente de Van der Graaf, señaló algunos en una entrevista de FE Engineering R&D hace algunos años. Al no tener caja de engranajes ni motor externo, se eliminan los lugares para el refugio de bacterias, ya que el motor y los engranajes son internos y están sellados dentro del tambor del rodillo. Los cambios a lo largo del tiempo también han mejorado la clasificación de estos conjuntos a IP69K, lo que permite lavados con productos químicos agresivos. Los conjuntos de tambor pueden acomodar correas estándar y correas termoplásticas con un sistema de rueda dentada, que permite la indexación para el control de posición.

Los 5 mejores consejos para optimizar el flujo de productos en una línea de envasado

— Kevin Mauger, presidente de Sistemas Automatizados de NCC

El sistema de limpieza de cinta de calidad alimentaria Excalibur de ASGCO raspa la masa pegajosa de esta cinta transportadora antes de que tenga la posibilidad de viajar más lejos, provocando que la cinta se tuerza o entre en los cojinetes u otras piezas. El dispositivo se puede utilizar con otras sustancias pegajosas como chocolate o proteínas.Foto cortesía de ASGCO

Hoy en día, limpiar y mantener el tiempo de inactividad al mínimo es un gran problema, y ​​la limpieza in situ (CIP) se está convirtiendo más en una necesidad que en algo agradable. Rick Leroux, vicepresidente y director general de Luxme International, Ltd. (fabricante de transportadores de cadena tubulares), ve un mayor interés en los transportadores diseñados con capacidades CIP. Además, los transportadores suelen estar equipados con componentes de limpieza de piezas en contacto con el producto para ampliar los intervalos entre ciclos de limpieza. Por lo tanto, el equipo funciona de forma más limpia y durante más tiempo. La conclusión es que cuanto más tiempo transcurra entre varias limpiezas en seco antes de un lavado en húmedo, significa un aumento del tiempo de actividad y la productividad de la línea de producción, dice Leroux.

Un ejemplo de herramienta de limpieza de cintas es el sistema de limpieza de cintas de calidad alimentaria Excalibur de ASGCO, que se instaló en una panadería del Medio Oeste. Cuando se monta en una cinta transportadora, el dispositivo de acero inoxidable (SS) evita el retroceso de la masa. En la panadería, sin el dispositivo instalado, la masa de retorno no se liberaba de la cinta, se acumulaba en la superficie de la cinta y llegaba a los rodillos de retorno, provocando que la cinta se desviara y sufriera daños en los bordes.

Cablevey, fabricante de transportadores de arrastre tubulares, ha observado un aumento en el interés de los procesadores de alimentos y bebidas por mover ingredientes a granel y alimentos congelados, afirma Clint Hudson, director de ingeniería de ventas. La ventaja de utilizar transportadores tubulares para productos secos a granel es que mantiene el polvo al mínimo y también mantiene limpio el espacio a su alrededor. Hudson dice que ha habido un mayor interés en los tubos Clearview de la compañía porque los procesadores pueden ver el comportamiento del producto en el interior y pueden inspeccionar visualmente la limpieza de su transportador.

En las zonas de embalaje, la preocupación por la higiene es tan importante como en las zonas de producción, afirma Leroux. Por ejemplo, enumera algunos puntos clave:

Leroux también señala que los procesadores se preocupan por la energía. Preferirían ver sistemas propulsados ​​por 20 caballos de fuerza en lugar de 200 caballos de fuerza. Los fabricantes de alimentos también buscan sistemas y equipos de bajo ruido mecánico que cumplan con las especificaciones de aire limpio de una instalación.

Para plantas nuevas, puede resultar fácil especificar equipos de transporte modulares y ensamblarlos en un sistema. Pero cuando llega el momento de actualizar o reemplazar la maquinaria existente, los diseños personalizados pueden ser una necesidad, y la mayoría de las empresas de transportadores pueden incorporar sistemas "a medida". Por supuesto, un problema potencial con los equipos personalizados es la disponibilidad de materiales y mano de obra, que algunos proveedores todavía informan como problemas a la hora de planificar fechas realistas de finalización de proyectos.

"La gran mayoría de lo que vendemos son componentes modulares diseñados para satisfacer un amplio espectro de necesidades de los clientes", dice Hudson de Cablevey. “Sin embargo, hay clientes con requisitos muy específicos que nuestros componentes no pueden satisfacer. Nuestro departamento de ingeniería brinda servicios de diseño para satisfacer esas necesidades específicas. Los componentes diseñados a medida tardan un poco más en llegar al cliente que uno de nuestros artículos disponibles en el mercado, pero los plazos de entrega son generalmente aceptables”.

La mayoría de las necesidades de transportadores se satisfacen mediante sistemas personalizados y específicos para una planta o fábrica. ASGCO ofrece una gama completa de servicios de diseño e ingeniería”, afirma Chatman. Con su amplia gama de socios, ASGCO ha podido reducir significativamente los problemas de la cadena de suministro y entregar productos y servicios a tiempo.

“Los desafíos imprevistos en todos los mercados, no solo en alimentos y bebidas, es el efecto de goteo del colapso de la cadena de suministro y la escasez de mano de obra inducida por la pandemia”, dice Miller de Multi-Conveyor. “Esas dos anomalías han provocado un aumento en la demanda de productos terminados, lo que se traduce en 'necesitamos algo y lo necesitamos ayer'. La industria del embalaje ha pedido equipos durante años basándose en un tiempo de construcción aproximado de dos meses. El actual estado mundial de la fabricación no estará fuera de peligro en el corto plazo. La planificación con mucha más antelación para los equipos de ampliación de la planta, sabiendo que las entregas superarán con creces la norma, debe estar a la vanguardia de todas las CPG.

"Sin embargo, también ofrecemos dos transportadores estándar prediseñados disponibles para una entrega más rápida", añade Miller. La línea Success ofrece una cadena de recorrido recto estándar, simple y que no se lava. El procesador elige entre anchos y curvas predeterminados, con opciones de longitud. Multi-Conveyor también ofrece sus sistemas de lavado sanitario de perfil bajo Slim-Fit en longitudes y anchos prediseñados. Estos también, aunque tienen una mayor demanda, todavía están más disponibles que una solución de transportador personalizada, dice Miller.

El transpositor superpuesto fusiona tres ensacadoras en dos empacadoras de cajas.

Fusión de asentamiento de productos con transpositor superior e inferior: tres empacadoras y dos empacadoras de cajas.

Fotos cortesía de Multi-Conveyor

Desafíos en los sistemas de manipulación de paquetes con transportadores

Multi-Conveyor instaló recientemente un sistema para manipular pollo congelado en bolsas. Como ocurre con la mayoría de los diseños modernos, la flexibilidad es clave para mantener el producto en movimiento. Los desafíos en esta aplicación incluyeron:

Algunos productos requieren solo dos embolsadoras y entregan el producto en los dos carriles que van directamente a los sistemas de rayos X. Si una ensacadora baja, el producto se transfiere a la tercera ensacadora y se entrega al transpositor que luego se ubicará para entregar las bolsas a la ruta del transportador alternativo para el carril ahora vacío de la ensacadora descendente.

Algunas tarifas de productos requieren tres ensacadoras para cumplir con el rendimiento requerido. La tercera ensacadora entrega el producto al transpositor, que distribuirá uniformemente las bolsas entre los dos transportadores de carriles de ensacadora alternativos del nivel superior. El tercer flujo de ensacadora luego va a su respectivo servo de unión superior/inferior en cada carril. Las servocinturones en el producto de posición del nivel inferior permiten que las bolsas del nivel superior caigan a una abertura creada por los servocinturones.

Los controles y transportadores del Multi-Conveyor para el manejo de bolsas son parte de su sistema general más amplio que también incluye indexación completa de cajas y fusión de las dos líneas de empaque de cajas a un flujo de descarga único hacia un detector de metales, un transportador de rodillos elevado y luego al línea de paletizado del procesador. El sistema de bolsa y estuche está controlado por PLC e incluye más de tres docenas de VFD y una multitud de servos.

La planificación de grandes sistemas de manipulación de materiales a menudo implica algo más que simplemente ubicar o ajustar los transportadores en un diseño. Además de cumplir con las especificaciones físicas de una planta, un transportador debe cumplir con los códigos eléctricos, tener materiales compatibles y estar especificado en cuanto a corrosión, servicio, abrasión, saneamiento e integridad de transferencia de materiales, dice Leroux. Un transportador diseñado a medida suele ser un mejor producto y está diseñado para ofrecer un mayor valor a largo plazo a los procesadores porque fue diseñado específicamente para satisfacer las necesidades de la aplicación.

La aplicación de los “transportadores inteligentes” realmente está determinada por lo que los procesadores de alimentos esperan de una determinada aplicación. La descarga de un supersaco de una sustancia en polvo o granular en un recipiente puede no requerir más que una función de encendido y apagado de una báscula. Sin embargo, la automatización es un factor importante a la hora de aumentar la eficiencia de los sistemas de transporte, afirma Chatman. En última instancia, el motor de la automatización es el aumento de la calidad de los productos terminados y la velocidad del sistema.

Multi-Conveyor utiliza comunicaciones entre el operador y los controles basadas en tecnología que abarcan diseños de ingeniería funcionales. "Utilizamos interfaces HMI y servos que proporcionan cambios más rápidos y eficientes para alimentar varias líneas de empaque, empaque de cajas y configuraciones de formación de paletas", dice Miller. "La flexibilidad en las formas, pesos y tamaños de los productos se combina para lograr un mayor rendimiento y una expansión futura". Sin embargo, nos recuerda que la automatización en los transportadores es tan buena como los controles que permiten a los sistemas OEM en la línea de producción "hablar" entre sí a través de sistemas de comunicación estándar.

Si bien los transportadores inteligentes están disponibles a través de múltiples proveedores, no han alcanzado un alto nivel de adopción debido a la prima de costo de capital para adoptar componentes inteligentes y los paquetes de control asociados que se necesitan para utilizar los datos recopilados del transportador, dice Leroux.

Sin embargo, dice que los principales impulsores en la industria alimentaria para hacer que los transportadores sean más inteligentes son la necesidad de trazabilidad y validación del proceso de limpieza con aplicaciones CIP sanitarias en el punto de post-muerte, RTE o transferencias al embalaje.

Como parte del programa de limpieza, los transportadores inteligentes deben registrar SKU por lotes y asociar ese SKU con las temperaturas del agua del ciclo de limpieza sanitaria, los tiempos de remojo, la presión del chorro de aspersión, la temperatura del agua y la conductividad de la solución de limpieza para cada uno de los líquidos cáusticos, ácidos y desinfectantes. etapas de limpieza. Los sensores también monitorean la temperatura del aire y el tiempo de secado de la etapa de secado con aire caliente forzado, dice Leroux.

Se puede utilizar la validación de un ciclo de limpieza sanitaria consistentemente repetitivo y ejecutado minuciosamente para confirmar la ausencia de variabilidad en un proceso de lavado sanitario probado. El monitoreo CIP inteligente alerta a los operadores y puede cancelar/interrumpir un ciclo de limpieza si un parámetro de limpieza no está dentro de los parámetros y el protocolo especificados por el productor de alimentos. Este control puede evitar que los productores de alimentos procesen lotes de mala calidad que deben ser rechazados. Reduce el riesgo de retirada de productos al evitar que equipos mal limpiados liberen bacterias o alérgenos en el producto final antes del envasado.

Recursos:

“Los transportadores inteligentes permiten una manipulación cuidadosa y un alto rendimiento en la producción de comidas preparadas”, FE, 12 de octubre de 2021

“El transportador sanitario aumenta la seguridad alimentaria y la OEE para el fabricante de barras nutricionales”, FE, 11 de agosto de 2022