La ensacadora de vacío automatizada

La ensacadora de vacío automatizada

Evonik-Degussa, cuya oficina central se ubica en Parsippany, Nueva Jersey, opera una planta en Waterford, Nueva York, que produce y empaca dióxido de silicio (SiO2) hidrófilo (absorción de agua) e hidrófobo (repulsión de agua). El dióxido de silicio, que se utiliza como un material de relleno en productos como pinturas, revestimiento, adhesivos y calafateo de silicona, se produce a granel y se envía a los usuarios finales en contenedores que varían de bolsas de 5 kg (10 libras) a vagones. Cuando la planta comenzó su producción en 1992, utilizó empaquetadores de vacío manuales para llenar bolsas de válvula de papel de 5 y 9 kilogramos (10 y 20 libras), y de 10 y 15 kilogramos (22 y 33 libras). Sin embargo, la manipulación de las bolsas provocó problemas de ergonomía en los operadores de la planta. Por lo tanto, la empresa decidió automatizar las operaciones de ensacado y paletizado para mejorar la ergonomía de la línea de empaque.

Ensacado y paletizado de SiO2

La planta en Waterford, que es parte de la División de Materiales No Orgánicos de la empresa, opera las 24 horas al día, los 7 días a la semana con la línea de empaque funcionando en dos turnos de 12 horas al día. Cuando la planta comenzó su producción, la línea de empaque utilizaba dos empaquetadores de vacío manuales para llenar las diversas bolsas de válvula de papel con dióxido de silicio. Algunos años más tarde, la producción aumentó y la planta agregó un tercer empaquetador de vacío manual a la línea de empaque. Los operadores tenían que manipular las bolsas en las estaciones de ensacado y paletizado de la línea de empaque.

De acuerdo con Mark Honeyman, superintendente de ingeniería de mantenimiento de la región del NAFTA de Aerosil Silanes, la manipulación de las bolsas en las estaciones de ensacado y paletizado provocaba problemas. “Uno de los problemas más grandes que tuvimos estuvo relacionado con la ergonomía de la línea de empaque y la innecesaria pérdida de tiempo debido a accidentes", señala Honeyman. “Un operador que se torcía un miembro o se movía de forma errónea mientras trabajaba en el empaquetador de vacío o en la estación de paletizado, tendría que tener tiempo de descanso para recuperarse. Otro problema estuvo relacionado con la precisión de llenado de los empaquetadores. Ya que sus sistemas de pesaje no eran muy precisos, tendían a llenar las bolsas en exceso o no lo suficiente con más frecuencia de lo que nos gustaba. Y debido a que la línea de empaque era una operación manual, no se podía mantener el ritmo con la línea de producción, lo que provocaba obstrucciones”. Para mejorar el rendimiento de la línea de empaque, Honeyman se comunicó con el proveedor de empaquetadores Industrial Equipment Group (IEG) de Premier Tech para averiguar si era posible reconvertir un empaquetador de vacío con un sistema automático de manipulación y sellado de bolsas. IEG, con sede en Rivière-du-Loup, Quebec, suministra sistemas de empaque, procesamiento, pesaje, cernido y clasificación para las industrias de productos químicos, farmacéuticos, minerales, alimentaria, de alimentación de animales, de construcción y otras. El proveedor desarrolló recientemente el sistema automático DB-810 de manipulación de bolsas y sellado ultrasónico, que podría reconvertir el empaquetador de vacío manual. El proveedor envió el equipo reconvertido a la planta y Honeyman, junto con otros ingenieros de la planta, lo instalaron en octubre de 2004 con la ayuda de los ingenieros del proveedor. “Luego de automatizar el primer empaquetador vimos una mejora en la eficacia de la línea de empaque y un aumento en la producción”, señala Honeyman. “Los operadores también agradecieron la llegada del empaquetador automatizado, ya que no manipulaban tantas bolsas como lo hacían antes. Asimismo, cuando el proveedor reconvirtió el empaquetador, también actualizó su sistema de pesaje con un sistema que superó enormemente en rendimiento al anterior, lo que aumentó en gran medida la precisión y consistencia del llenado de bolsas del empaquetador.

Luego de experimentar los beneficios del empaquetador automatizado por más de dos años, Honeyman decidió que era hora de reconvertir el segundo empaquetador de vacío manual con el sistema automatizado IEG. No obstante, esta vez también quiso automatizar la operación de paletizado de la línea de empaque para reducir aún más los problemas de ergonomía relacionados con la manipulación de las bolsas. Honeyman se comunicó con IEG y, mientras negociaba el nuevo proyecto, supo que el segundo empaquetador de la planta se podría reconvertir con una versión actualizada del modelo DB-810, la cual había mejorado la funcionalidad. Evonik-Degussa aprobó el sistema actualizado y en diciembre de 2006 se reconvirtió el segundo empaquetador con el sistema automático DB-815 de colocación de bolsas y sellado ultrasónico. En cuanto a la operación de paletizado, se automatizó con la celda robotizada de paletizado AR-200. (Una celda robotizada de paletizado consta de un robot y equipos auxiliares ubicados dentro de una cerca de seguridad; generalmente son transportadores, dispensadores de bandejas de carga y dispensadores de hojas deslizables). Igual que antes, el proveedor actualizó el sistema de pesaje del empaquetador, así que ahora brinda una mejor precisión de llenado de bolsas.

La ensacadora de vacío automatizada y la celda robotizada de paletizado

Los modelos DB-810 y DB-815 funcionan de forma parecida; el primero opera de forma neumática, mientras que el último opera de forma electromecánica. Ya que se reconvirtieron los empaquetadores, todo lo que tenía que hacer un operador en la estación de ensacado era cargar las bolsas vacías en el cargador de bolsas del empaquetador: el resto del proceso es automatizado. “En el pasado, un operador sacaba la bolsa del conducto y tenía que ajustar manualmente la válvula de la bolsa para cerrarla”, señala Gary Ritter, gerente de ventas en IEG. “Esto creó problemas de ergonomía y también provocó que escapara un poco de polvo desde la bolsa. Las nuevas bolsas de papel tienen una válvula externa con un revestimiento plástico en el interior, de forma que el calor y la presión que genera el sellador ultrasónico derrite el plástico y lo presiona para crear un sello hermético”. La celda robotizada de paletizado AR-200 con un único brazo robotizado tiene dos estaciones de paletizado, cada una recibe bolsas completas desde una línea de transporte por separado. Una línea de transporte conecta al DB-815 directamente con una estación de paletizado y la segunda línea de transporte conecta el empaquetador manual directamente con la otra estación de paletizado. El DB-810 puede conectarse con cualquiera de las estaciones de paletizado, según el producto o el tamaño de bolsa que se esté manipulando. Ya que la empresa genera dos productos diferentes y utiliza cuatro tamaños de bolsa, el paletizador se puede programar para apilar de forma simultánea dos tamaños de bolsas, cada uno en su propia bandeja de carga, con su propio patrón de apilamiento. El operador solamente debe seleccionar el tamaño de bolsa y la estación de paletizado, y la memoria preprogramada del paletizador sabrá donde apilar las bolsas y que patrón usar cuando lo haga.

Para mantener la consistencia del peso de las bolsas, cada línea de transporte tiene una balanza comprobadora de peso que se conecta con el paletizador. La bolsa se pesa a medida que cruza por una balanza comprobadora de peso. Si éste es incorrecto, el brazo robotizado retira la bolsa a un transportador de productos rechazados. El sistema está programado de tal forma, que si el paletizador no recibe una bolsa desde una línea de transporte, el empaquetador correspondiente deja de llenar bolsas. Asimismo, los sensores instalados en todo el sistema conforman un sistema a prueba de fallas, de modo que si algo sale mal en cualquier parte de la línea de empaque, los empaquetadores dejarán de llenar las bolsas. Por ejemplo, si se acaban las bandejas de carga vacías en el paletizador, un sensor detecta esto y detiene la línea de empaque ya que no hay bandejas de carga donde apilar las bolsas. La empresa solamente necesita dos operadores para hacer funcionar la línea de empaque completa. Un operador trabaja en un entrepiso monitoreando los empaquetadores automatizados y garantizando que los cargadores estén llenos con bolsas vacías. El otro operador trabaja en la planta baja con la celda robotizada de paletizado asegurándose de que los cargadores de bandejas de carga vacías y de hojas deslizables estén llenos, y retirando las bandejas de carga llenas de la estación de acumulación.

Mejora de las operaciones de ensacado y paletizado

Desde la reconversión de los empaquetadores de vacío y la instalación de la celda robotizada de paletizado, la empresa ha experimentado un gran aumento en la productividad. “Hemos mejorado la ergonomía de la línea de empaque y, al mismo tiempo, aumentamos su producción”, señala el Dr. Hauke Jacobsen, gerente de planta. “Ahora, por lo general sólo necesitamos hacer funcionar los dos empaquetadores automatizados, ya que pueden seguir el ritmo de la línea de producción. También, ya que los empaquetadores automatizados llenan las bolsas con más precisión y consistencia, no tenemos tantas bolsas llenas en exceso o no lo suficiente como en el pasado. Además, el sellador ultrasónico proporciona un sello hermético al polvo que evita las filtraciones; el paletizador apila las bolsas en las bandejas de carga en un patrón ajustado, lo que aumenta la estabilidad de la bandeja. Estoy muy satisfecho con la solución que encontramos”.

La automatización de la operación de empaque y paletizado redujo los requisitos de mano de obra de la línea de empaque. Honeyman señala: “Los operadores que trabajaban en la línea de empaque ahora tienen más tiempo disponible para realizar otras tareas, como el mantenimiento y las inspecciones, debido a que ya no están unidos a una máquina específica o a una tarea manual repetitiva”.

Versión modificada de un artículo de Powder & Bulk Engineering, edición de marzo de 2008