La demanda de sistemas de transporte inteligentes y eficientes

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

Ya sea que se trate de actualizaciones, reacondicionamientos o nuevas instalaciones, los sistemas de transporte deben adaptarse a los sistemas de automatización existentes, usar menos energía y ser aún más inteligentes que nunca, con la capacidad de acomodar productos o tamaños de empaque cambiantes en un solo turno. Al mismo tiempo, la limpieza según los estándares sanitarios FDA, USDA y lácteos 3-A es imprescindible. Muchos proyectos de transporte son específicos de la aplicación y, a menudo, requieren trabajo de diseño. Desafortunadamente, los problemas de la cadena de suministro y la mano de obra 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 para 2027, a partir de un valor estimado de 9 400 millones de dólares en 2022, una CAGR del 6 %. Los factores impulsores clave son una mayor adopción de soluciones personalizadas de manejo automatizado de materiales basadas en especificaciones de nicho en varias industrias de uso final y la creciente demanda de manejo de grandes volúmenes de bienes, especialmente en los mercados de consumo/minorista, alimentos y bebidas.

Según el informe, las inversiones constantes en I+D por parte de los fabricantes de sistemas de transporte, junto con las crecientes redes de la cadena de suministro, están alimentando 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 para 2025. Se espera que este aumento aumente la penetración de la automatización industrial y la necesidad de sistemas eficientes de manejo de materiales.

Si bien ciertas aplicaciones especializadas en la industria alimentaria, como productos a granel y secos, a menudo involucran sistemas de transportadores tubulares cerrados (p. ej., vacío, arrastre, etc.), el estudio muestra que, por tipo, se prevé que el transportador de banda sea el más grande y uno de los mercados de más rápido crecimiento. Los transportadores de banda pueden manejar mayores capacidades a un costo significativamente menor por tonelada-kilómetro y cubrir distancias más largas de manera más fácil y económica que otros transportadores. 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 los transportadores de banda funcionan junto con sistemas de transporte especializados en alimentos y bebidas, especialmente en sistemas de envasado y almacenamiento/distribución.

No importa el tipo de transportador, la limpieza es un factor determinante importante en nuestra industria. "Los requisitos de saneamiento 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 construidos con estrictas pautas de saneamiento según lo exigido por la FDA, el USDA o las agencias de productos lácteos, por nombrar algunos. El cumplimiento puede requerir diseños atornillados para lavado, tiras de desgaste y soldaduras continuas, soportes sanitarios, orificios de limpieza de patrón, marcos de acero inoxidable y componentes de transmisión de energía con clasificación especial, y las normas sanitarias 3-A requieren certificación real.

ASGCO Complete Conveyor Solutions proporciona bandas transportadoras, rodillos, limpiadores primarios y secundarios de bandas, productos para control de polvo y faldones, 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 bordes rematados para ayudar a prevenir la contaminación de los alimentos.

Para los transportadores de banda convencionales, una banda impulsada por el borde puede tener sentido por un par de razones. (Consulte Investigación y desarrollo de 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 impulsar en múltiples puntos, manteniendo la tensión de la correa uniforme en todo momento. Además, sin tambor giratorio ni jaula, el transportador es más fácil de limpiar, lo que ayuda a reducir el riesgo de contaminación de los alimentos.

Sin embargo, un motor/rodillo 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 I+D de FE Engineering hace algunos años. Al no tener una caja de engranajes ni un motor externo, se eliminan los lugares para el refugio bacteriano, 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 bandas de grado alimenticio Excalibur de ASGCO raspa la masa pegajosa de esta banda transportadora antes de que tenga la oportunidad de viajar más lejos, lo que hace que la banda se tuerza o entre en cojinetes u otras partes. El dispositivo se puede utilizar con otras sustancias pegajosas como chocolate o proteínas.Foto cortesía de ASGCO

Hoy en día, la limpieza y mantener el tiempo de inactividad al mínimo es un gran problema, y ​​la limpieza en el lugar (CIP) se está convirtiendo más en una necesidad que en algo agradable. Rick Leroux, vicepresidente y gerente general de Luxme International, Ltd. (fabricante de transportadores de cadena tubular), ve un mayor interés en los transportadores diseñados con capacidades CIP. Además, los transportadores a menudo están equipados con componentes de limpieza de piezas en contacto con el producto para extender los intervalos entre los ciclos de limpieza. Por lo tanto, el equipo funciona más limpio y por más tiempo. La conclusión es que cuanto más tiempo pase entre varias limpiezas en seco antes de un lavado en húmedo, se incrementará el tiempo de actividad/productividad de la línea de producción, dice Leroux.

Un ejemplo de una herramienta de limpieza de bandas es el sistema de limpieza de bandas de grado alimenticio 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 arrastre de masa. En la panadería, sin el dispositivo instalado, la masa recuperada no se soltaría de la banda, no se acumularía en la superficie de la banda ni llegaría a los rodillos de retorno, lo que haría que la banda se desviara y sufriera daños en los bordes.

Cablevey, fabricante de transportadores de arrastre tubulares, ha visto un aumento en el interés de los procesadores de alimentos y bebidas en el movimiento de ingredientes a granel y alimentos congelados, dice Clint Hudson, director de ingeniería de ventas. La ventaja de utilizar transportadores tubulares para productos secos a granel es que reduce al mínimo el polvo y mantiene limpio el espacio que los rodea. Hudson dice que ha habido un mayor interés en la tubería 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 áreas de empaque, las preocupaciones sobre el saneamiento son tan importantes como en las áreas de producción, dice Leroux. Por ejemplo, enumera algunos puntos clave:

Leroux también señala que los procesadores se preocupan por la energía. Preferirían ver sistemas de 20 hp en lugar de 200 hp. 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 ser fácil especificar equipos de transporte modulares y unirlos 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 adaptarse a sistemas "a medida". Por supuesto, un problema potencial con el equipo personalizado es la disponibilidad de materiales y mano de obra, que algunos proveedores todavía informan como problemas en la planificación de fechas realistas de finalización del proyecto.

"La gran mayoría de lo que vendemos son componentes modulares que están diseñados para adaptarse a una amplia gama 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 proporciona 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 componentes fuera de línea". -artículos de estantería, pero los plazos de entrega son generalmente aceptables".

La mayoría de las necesidades de transportadores se satisfacen con sistemas personalizados específicos para una planta o fábrica. ASGCO ofrece una gama completa de servicios de diseño e ingeniería", dice 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 dentro de todos los mercados, no solo de 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 como 'necesitamos algo y lo necesitamos para ayer'. La industria del embalaje ha pedido equipos durante años en función de un tiempo de construcción aproximado de dos meses. El estado global actual de la fabricación no estará fuera de peligro en el corto plazo. Planifique con mucha más anticipación los equipos de expansión de la planta, sabiendo que las entregas superarán con creces la norma. debe estar a la vanguardia de todas las GPC.

"Sin embargo, también ofrecemos dos transportadores estándar prediseñados disponibles para una entrega más rápida", agrega Miller. La línea Success ofrece una cadena de funcionamiento recto estándar, simple y sin lavado. 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. Ellos también, aunque tienen una mayor demanda, todavía están más disponibles en comparación con una solución de transportador personalizada, dice Miller.

El transpositor superior-inferior fusiona tres empacadoras en dos empacadoras de cajas.

Fusión de liquidación de producto de transpositor superior-inferior: tres ensacadoras para dos empacadoras de cajas.

Fotos cortesía de Multi-Conveyor

Desafíos en los sistemas de manejo de paquetes de transportadores

Multi-Conveyor instaló recientemente un sistema para manejar pollo congelado en bolsas. Como es el caso 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 ensacadoras y entregan el producto a los dos carriles que van directamente a los sistemas de rayos X. Si una ensacadora se cae, el producto se transfiere a la tercera ensacadora y se entrega al transpositor que luego se posicionará para entregar bolsas a la ruta alternativa del transportador para el carril ahora vacío de la ensacadora hacia abajo.

Algunas tasas 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 alternativos de líneas de ensacadoras del nivel superior. El tercer flujo de ensacadora luego va a su respectiva combinación de servo superior/inferior en cada carril. Las correas servo en el producto de posición de nivel inferior para permitir que las bolsas del nivel superior caigan en una abertura creada por las correas servo.

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

La planificación de grandes sistemas de manejo de materiales a menudo implica más que solo ubicar o ajustar a la fuerza 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 para la integridad de la corrosión, el servicio, la abrasión, el saneamiento y la transferencia de materiales, dice Leroux. Un transportador diseñado a medida suele ser un mejor producto y está construido 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 "transportadores inteligentes" realmente está determinada por lo que los procesadores de alimentos esperan en una determinada aplicación. Es posible que la descarga de un supersaco de una sustancia en polvo o granular en un recipiente no requiera más que una función de apagado/encendido de una báscula. Sin embargo, la automatización es un factor importante para aumentar la eficiencia de los sistemas de transporte, dice Chatman. El impulsor de la automatización es, en última instancia, aumentar la calidad de los productos terminados y la velocidad del sistema.

Multi-Conveyor utiliza comunicaciones de operador a control impulsadas por tecnología que abarcan diseños de ingeniería funcional. "Usamos interfaces HMI y servos que brindan cambios más rápidos y eficientes para alimentar varias configuraciones de empaque de línea, empaque de caja y formación de paletas", dice Miller. "La flexibilidad en las formas, pesos y tamaños de los productos se combinan para aumentar el rendimiento y la futura expansión". Sin embargo, nos recuerda que la automatización en los transportadores es tan buena como los controles que permiten que los sistemas OEM en la línea de producción "hablen" entre sí a través de sistemas de comunicación estándar.

Si bien los transportadores inteligentes están disponibles de múltiples proveedores, no han alcanzado un alto nivel de adopción debido a la prima del costo de capital para adoptar componentes inteligentes y los paquetes de control asociados que se necesitan para usar 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 posterior a la muerte, RTE o transferencias al empaque.

Como parte del programa de limpieza, los transportadores inteligentes deben registrar el SKU de lote y asociar ese SKU con las temperaturas del agua del ciclo de limpieza sanitaria, los tiempos de remojo, la presión del chorro de rociado, la temperatura del agua y la conductividad de la solución de limpieza para cada uno de los componentes húmedos 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 forzado caliente, dice Leroux.

La validación de un ciclo de limpieza sanitaria consistentemente repetitivo y ejecutado a fondo se puede utilizar para confirmar la ausencia de variabilidad en un proceso de lavado sanitario probado. El monitoreo inteligente de CIP alerta a los operadores y puede abortar/interrumpir un ciclo de limpieza si un parámetro de limpieza no está dentro de los parámetros y el protocolo especificado por el productor de alimentos. Este control puede evitar que los productores de alimentos procesen lotes fuera de grado que deben rechazarse. Reduce el riesgo de retiradas de productos al evitar que los equipos limpiados incorrectamente liberen bacterias o alérgenos en el producto final antes del envasado.

Recursos:

"Los transportadores inteligentes permiten un manejo cuidadoso y un alto rendimiento en la producción de comidas preparadas", FE, 12 de octubre de 2021

"El transportador sanitario aumenta la seguridad alimentaria y el OEE para el fabricante de barras nutritivas", FE, 11 de agosto de 2022