Robots, la velocidad conquista el mercado

Las nuevas generaciones de equipos robotizados son cada vez más fáciles de usar, más flexibles y eficientes, lo que les convierte en una creciente necesidad para las industrias de alimentación y bebidas, tanto en las líneas de procesado, como en las de envasado y paletización. Esta necesidad se ha reflejado en las cifras de ventas de robots, que en 2011 y desafiando la difícil coyuntura económica, han alcanzado un volumen récord, con un crecimiento en torno al 30 %  a nivel mundial

 

La rapidez y la precisión son dos de los factores más demandados por la industria de alimentación y bebidas, tanto en los equipos que intervienen en el proceso de fabricación, como en los procesos de paletización, almacenaje y logística. Es por ello, que los robots se han convertido en una presencia creciente en el sector alimentario,  al que proporcionan esa agilidad y exactitud requeridos. La cada vez mayor adaptación de estos robots a las diferentes necesidades de la industria, ha posibilitado que el sector de robótica a nivel mundial mantuviera en 2011 la línea de ascenso mostrada en 2010, que en el caso de Europa fue del 45% sobre 2009, un año de fuerte retroceso en este mercado. Según los recientes datos presentados en Fráncfort (Alemania) por la Federación Internacional de Robótica (IFR por sus siglas en inglés), en 2011 “las inversiones en la automatización con robots han crecido nuevamente en todas las regiones”, tal como declara el presidente de la IFR, Shinsuke Sakakibara. Las ventas mundiales estimadas de robots industriales se han situado en unas 150.000 unidades, lo que significa un incremento de alrededor del 30 % en comparación con 2010. Además, cabe destacar que, mientras que en 2010 fue la industria de la automoción la que impulsó el crecimiento del sector, en 2011 los proveedores de robots registraron un aumento considerable de la demanda  en la industria en general, sin considerar la del automóvil. Un factor que ha incidido de forma especialmente positiva en el mercado de robots es la demanda de los países emergentes, con mayor relevancia en China, en tanto que en Europa “los efectos de la crisis económica se han reflejado en una ralentización del crecimiento de las ventas de estas herramientas”. Por su parte, el vicepresidente de la IFR, Arturo Baroncelli, ha manifestado que “estábamos seguros de tener un buen año en 2011, pero los resultados han sido mucho mejores que las expectativas. En un escenario económico mundial todavía incierto, hay una cosa segura: el uso de robots siempre garantiza el rápido retorno de las inversiones y mejoras considerables en términos de calidad. Y esto es cierto tanto en automoción como en la industria en general, y tanto en los países emergentes como en los que tienen una larga tradición industrial”.
En relación a la publicación de estos datos globales, los principales operadores mundiales confirmaron que 2011 ha sido un ejercicio muy positivo para el mercado de robots. Así Manfred Stern, presidente de Yaskawa Europe, afirmó que “2011 ha sido un año récord para los robots de Yaskawa tanto en términos de ventas como de reservas. Esta tendencia global también se ha experimentado en Europa, donde nuestras ventas han crecido en torno a un 40 %.  La demanda en 2012 se mantendrá alta, a pesar del clima económico. Se espera un significativo crecimiento en aplicaciones como ‘Packaging, Pick and Place’, manejo de materiales y medicina/ciencias de la vida, basados en nuestros robots de dos brazos y el reciente lanzamiento de robots Delta”.
Por su parte, Olaf C. Gehrels, presidente de Fanuc Luxembourg Corporation manifiesta que “la división de robots de Fanuc en Europa ha experimentado un tremendo crecimiento en 2011, alcanzando niveles record de pedidos. Asimismo, esperamos un sustancial crecimiento en 2012 y más allá”. A esta declaraciones se suman las de Manfred Gundel, miembro de la ejecutiva de IFR y CEO de Kuka Roboter Germany, quien señala que “2011 ha sido uno de los años más satisfactorios en la historia del Grupo Kuka Robot. Hemos incrementado el retorno en la división de robótica en torno a un 40 %, de modo que hemos decidido incrementar nuestra capacidad de producción. El potencial para la utilización de robots es enorme y estoy seguro de que las grandes tendencias, como la sostenibilidad, el incremento de la industrialización y los cambios demográficos, impulsarán la industria robótica”.

Tendencia hacia equipos más ecoeficientes
Según el estudio “World Robotics 2011- Robots industriales”, después de otro incremento sustancial en las ventas de robots en el 2011 hasta alcanzar cerca de 150.000 unidades, un nuevo nivel máximo, se prevé un mantenimiento de la tendencia al alza en el periodo comprendido entre 2012 y 2014, con un promedio de crecimiento anual de alrededor del 6 %, alcanzando un volumen de ventas cercano a las 167.000 unidades en 2014. De este modo, se prevé que para esa fecha operarán en las fábricas de todo el mundo alrededor de 1,3 millones de unidades y, si bien siguen siendo los sectores de la automoción y la electrónica los de mayor peso en este mercado, cada vez van ganando mayor protagonismo en la adquisición de robots otros ámbitos, como la industria de alimentación y bebidas y la farmacéutica.
Respecto a las tendencias, se observan dos principales factores que influyen en el desarrollo de los nuevos equipos robóticos: la necesidad de ahorro energético y la adaptación a las nuevas demandas de consumo. El alza de los precios de los combustibles fósiles y el desastre nuclear en Fukushima han intensificado la demanda mundial de energía alternativa, lo que se traduce en nuevos equipos con células solares y, en general en un esfuerzo por desarrollar equipos capaces de la mayor eficiencia con el mínimo gasto energético posible. Por otra parte, los productos de consumo son cada vez más individualizados, una tendencia especialmente acentuada en la industria alimentaria, que realiza un importante esfuerzo en el lanzamiento de nuevas versiones y variedades de los productos disponibles para atender los diferentes nichos de la demanda. Esto requiere una automatización flexible  y se exige que los robots puedan ser programados para varios procesos y puedan cambiar fácilmente de un proceso a otro. Los continuos esfuerzos de los proveedores de robots se concentran en nuevos avances tecnológicos que mejoren la eficiencia de la producción.
En consonancia con las tendencias mundiales, el mercado español de robots también ha experimentado un importante crecimiento, de forma que las ventas de robots industriales en nuestro país alcanzaron, según los últimos datos definitivos de la IFR, unas ventas de 1.900 unidades en 2010, un 41 % más  que en el ejercicio anterior, y han seguido creciendo en 2011.

Múltiples campos de aplicación en alimentación
En el ámbito alimentario, existe un amplio campo de acción para la robótica en todos los pasos que permitan, aportando precisión  y velocidad,  una mejora de los procesos de producción y control que se realizan de forma manual o visual. Además,   la automatización de procesos alimentarios mediante la robótica proporciona una mayor higiene y seguridad laboral. En cuanto a las aplicaciones de los robots, pueden extenderse a casi todas las áreas en las que sea necesaria la ejecución de tareas mecánicas, desde la manipulación y colocación de productos en las líneas de procesado, el corte (mecánico, por ultrasonidos o por chorro de agua); apertura de moluscos; eviscerado de aves y otras carnes; eliminación de productos defectuosos; decoración de productos de pastelería o galletería; colocación de pequeñas piezas, como bombones o artículos de confitería; trabajos en entornos con temperaturas extremas, como el interior de congeladores; etiquetado; paletizado y almacenaje, por citar solo algunos ejemplos.
En cuanto a las demandas de la industria de alimentación y bebidas en materia de robots, según los operadores  cada vez más “van en dirección aguas arriba, es decir, una vez solucionada la paletización y el encajado, la tendencia es solucionar el manipulado, que es donde se requieren aplicaciones más complejas tanto a nivel de estructura del tipo de producto como de altas cadencias de producción”.
Las características que se exigen a un equipo robotizado en la industria alimentaria son, en aquellos destinados al proceso de manipulación: velocidad de movimientos, fácil adaptación de los diferentes sistemas de pinza de agarre, adecuación para salas blancas, protocolos de comunicación lo mas universalizados posibles y fácil simulación. Los factores que inclinan la elección de un robot  para el  paletizado son la velocidad  de movimientos y el área de alcance.

Diferentes tipologías para cada necesidad

La Organización Internacional de Estándares (ISO) define al robot industrial como “manipulador multifuncional reprogramable con varios grados de libertad, capaz de manipular materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas”. La Federación Internacional de Robótica (IFR) profundiza en la definición, entendiendo  por robot industrial de manipulación “una máquina de manipulación automática, reprogramable y multifuncional con tres o más ejes que pueden posicionar y orientar materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales para la ejecución de trabajos diversos en las diferentes etapas de la producción industrial, ya sea en una posición fija o en movimiento”. Existen múltiples tipos de robots industriales, si bien son tres los sistemas que  los distinguen para sus desplazamientos rectilíneos y giratorios: neumáticos, hidráulicos o eléctricos. Debido a la compresibilidad del aire, los sistemas neumáticos tienen movimientos menos precisos y requieren el empleo de topes para posicionamiento y dispositivos de desaceleración, siendo su principal ventaja su alta velocidad de operación en la manipulación de piezas de peso reducido. Por su parte, los robots hidráulicos se caracterizan  por su fuerza elevada, un excelente control de la velocidad y exactitud de posicionamiento.
En función de la forma que tenga el brazo, existen diferentes tipos de configuraciones para robots industriales. Las cuatro configuraciones clásicas son: cartesiana, cilíndrica, polar y angular.
Los robots de configuración cartesiana desarrollan tres movimientos lineales, que corresponden a los movimientos localizados en los ejes X, Y y Z. Los movimientos realizados por estos robots entre un punto y otro siguen una trayectoria en línea recta, lo que se conoce como interpolación lineal. Esta configuración es bastante empleada en estructuras industriales para el transporte de cargas voluminosas.
Los robots de configuración cilíndrica tienen dos articulaciones prismáticas y una rotacional, lo que significa que presentan tres grados de libertad. Estas máquinas están diseñadas para realizar movimientos de interpolación lineal e interpolación por articulación. Esta es una configuración interesante en una célula flexible, con el robot situado en el centro de la célula sirviendo a diversas máquinas dispuestas a su alrededor.
Por su parte, los robots de configuración polar o esférica se caracterizan por tener varias articulaciones, cada una de las cuales puede realizar un movimiento distinto: rotacional, angular y lineal. Estos robot utilizan la interpolación por articulación para los desplazamientos en sus dos primeras articulaciones y la interpolación lineal para la extensión y retracción.
Por último, los robots de configuración angular o de brazo articulado presentan una estructura con tres articulaciones de rotación. La posición del extremo final se especifica de forma natural en coordenadas angulares. Esta estructura tiene un mejor acceso a espacios cerrados y es muy empleada en robots manipuladores industriales, especialmente en tareas de manipulación que tengan una cierta complejidad.
Además de las cuatro configuraciones clásicas mencionadas, existen otras, entre las que destacamos como las más comunes  las de los robots tipo SCARA (denominación que responde a las siglas Selective apliance arm robot for assembly). Estos robots pueden realizar movimientos horizontales de mayor alcance gracias a sus dos articulaciones rotacionales. Asimismo, pueden realizar un movimiento lineal mediante su tercera articulación.

 

Proveedores de soluciones de vanguardia
La compañía CIMA Comercial Barcelona, especializada en equipos de proceso y de envase y embalaje para la industria alimentaria, incluye en su portafolio diversos equipos robotizados, como los fabricados por sus representadas Euroimpianti y Cama Group. Constituida en 1973, Euroimpianti es un fabricante italiano que tiene un consolidado prestigio como productor de sistemas integrados de automatización de finales de línea con su marca Skilled®. La firma diseña y fabrica sistemas de paletizado automático sobre la base de sus robots Skilled®; sistemas de logística especializada con vehículos guiados por láser (LGV) Skilled®; sistemas de carga automática (ATL) Skilled® LGV, y sistemas integrados de fin de línea que combinan soluciones de paletización con aplicaciones logísticas. Algunos de sus modelos más destacados son el Skilled Ant 101, un robot de paletización muy simple que no requiere instalación; el robot antropomórfico Skilled 304 de cuatro ejes; y el robot electromecánico con estructura cinemática tipo Scara Skilled 504; entre otros.
Por su parte, Cama Group, otra importante representada de CIMA en el ámbito de la robótica, es una compañía italiana, cuya actividad principal es la ingeniería y producción de sistemas completos de alta tecnología de packaging secundario y maquinaria. Su experto conocimiento en packaging (División Packaging) combinado con una gama única de maquinaria y las unidades robóticas (División Robótica) le permiten proponer líneas completas a partir de la manipulación de los envases primarios hasta la paletización. El know-how técnico desarrollado por Cama desde 1988 sobre robots y sistemas robotizados, constituye una base sólida sobre la que la firma ofrece una amplia gama de equipos robotizados de dos o cuatro ejes destinados a tareas de envasado.
La integración de robots tipo antropomórfico en instalaciones es una de las líneas de negocio en auge en la compañía DNC, entre cuyas aplicaciones realizadas, la firma destaca, en el campo alimentario: la integración de un robot antropomórfico dotado de un sistema de agarre del producto a manipular basado en un sistema novedoso de ventosas tipo ciclónico para la manipulación de empanadas en un proceso de fritura en continuo; y la aplicación de un robot antropomórfico de alta gama en cuanto a perímetro de alcance, al que se ha dotado de un cabezal multifunción en un proceso de paletización de latas para productos alimenticios. En el sector de bebidas “hemos intervenido en la paletización simultánea con un solo robot tipo antropomórfico de tres finales de línea de envasado de una gran compañía de bebidas. DNC ha diseñado para esta aplicación un sistema de pinza de agarre multiproducto con la que se paletizan simultáneamente, en tres estaciones, cajas provenientes de dos líneas de envasado Bag-in-box y tanquetas de bebida gaseosa, además de la colocación de láminas intercapas”.
Al objeto de ofrecer robots cada vez más fiables y precisos para cualquier aplicación, la compañía Fanuc Robotics, ha desarrollado nuevas opciones de software y hardware para dotar de “sentidos” (ojos, tacto y cerebro) a las nuevas generaciones de robots. Así, estos robots pueden equiparse con el nuevo sistema de visión integrada IRVision, incorporado de serie en los controladores R-30iA, permitiendo un seguimiento de alta precisión de las piezas incluso con formas complicadas. Con una sola cámara (aunque permite múltiples cámaras), y sin necesidad de ningún PC externo, el sistema es capaz de capturar la imagen de las piezas, extraerlas mediante localización de alta velocidad y realizar la dejada según su posición y orientación. Por otro lado, gracias al Force Sensor, los robots Fanuc adquieren el “sentido del tacto”. Con este sensor de fuerza los equipos son capaces de automatizar tareas de aprendizaje como ensamblaje de engranajes por coincidencia de fases, pulido y desbarbado con control de entornos o inserción de piezas con tolerancia mínima, entre otras. Asimismo, el programa de simulación virtual Roboguide aporta a los robots un “cerebro inteligente” que les permite anticiparse y realizar de forma off-line tareas de comprobación de interferencias, verificación de operaciones y monitorización del rendimiento del robot mediante una imagen animada.
Con una gama de más de 300 robots para múltiples aplicaciones, Kuka Robots es una compañía de gran reconocimiento internacional en este campo. A finales del pasado ejercicio, la empresa presentó la nueva y ampliada gama de robots de paletizado con control KRC4, un sistema de control único en el que el hardware ha sido sustituido de forma consecuente por funciones de software inteligentes. Sus características diferenciales es que pueden incorporar software de paletizado Easy para que cualquier persona no especializada configure los mosaicos del palé de manera sencilla.
La compañía Maser representa en España los robots scara y cartesianos de la marca Toshiba, que “solemos integrar en robots antropomorfos, normalmente de Fanuc, aunque tampoco tenemos ningún problema en trabajar con equipos ABB, Kuka, Motoman, Staubli, etc.” Según destaca la propia empresa, la última aplicación robotizada realizada por Maser, se basó en una paletizacion de dos robots para un fabricante de mermelada que buscaba que  el proceso final de su producto acabase en el palé a falta de envolver con el film automático y quedase listo para el envío al cliente.
Movitec Wrapping Systems, empresa especializada en el diseño, fabricación y suministro de enfardadoras o envolvedoras automáticas de anillo giratorio para cargas paletizadas, cuya gama comprende producciones hasta 150 palés/hora. Respecto a la innovación de la compañía en el área de robots, “hemos apostado por el desarrollo de soluciones concretas para la logística y distribución, y en especial parapicking”, mediante la adaptación de sus máquinas con dispositivos de control específicos, desarrollo de software y programación que permiten automatizar, de forma personalizada, el proceso de enfardado en este sector, envolviendo: palés de picking multiformato, irregulares e inestables; picking sobre roll containers; picking combinado tanto en soporte palé como en roll container, utilizando la misma línea de enfardado. “Dichas soluciones se complementan con nuestra planta de pruebas que ponemos a disposición de todos nuestros futuros o actuales clientes para que realicen todas las pruebas de enfardado que consideren necesarias. De esta manera, ayudamos a que nuestros clientes aumenten su productividad y reduzcan sus costes, tanto directos (mano de obra, consumo de film…) como indirectos (devoluciones, quejas…), para poder ser, aún, más competitivos”, destacan fuentes de la empresa.
Por su parte, Soco System, uno de los líderes mundiales en desarrollo y producción de maquinaria y equipos de embalaje, así como en conceptos integrales para la manipulación y envasado de mercancías, dispone en su cartera de diversas soluciones robotizadas, entre las que destaca su concepto Robot-In-A-Box, basado en el robot de pórtico estándar Soco System, una unidad sencilla y compacta para desarrollar cualquier necesidad de paletizado en la línea de producción. Este robot está equipado con un sistema de posicionamiento de palés, así como con un cabezal de succión, ambos universales, que permiten manejar la mayoría de cajas con las que se tenga que operar. Además, se entrega con el software SocoLogic instalado, el cual integra un asistente de auto programación y creación de mosaicos, que permiten generar los diseños más complejos, sin necesidad de ninguna intervención de personal técnico.
Por último, la firma Yaskawa ofrece una amplia gama de robots Motoman para la mayoría de aplicaciones de la industria, tales como manipulación, picking, packing, paletizado, soldadura, plegado, corte, ensamblaje, pintura, etc. con una gama de robots que comprende desde los 3 hasta los 800 kg de carga. Entre sus últimos desarrollos, la empresa ha presentado dos modelos de robots específicos para aplicaciones de picking y packing para la industria de la alimentación, aunque también se pueden usar para la manipulación de otros objetos de masa reducida. El robot Motoman MPK2, de alta velocidad y 5 ejes proporciona un rendimiento superior para aplicaciones de manipulación de alimentos, picking, packaging entre otras aplicaciones que requieren una alta velocidad. El modelo se caracteriza por tener una carga útil en la muñeca de 2 kg, un alcance de 900 mm y una repetibilidad de ±0,5 mm, y el diseño compacto y delgado del brazo del robot le permite poder trabajar en espacios reducidos. Por su parte, el robot delta Motoman MPP3 de 4 ejes y alta velocidad, con un sistema de cinemática paralela, combina la velocidad del diseño delta con una capacidad de carga alta y una amplia área de trabajo. Debido a la alta torsión del cuarto eje, llamado eje de la muñeca, este modelo mueve cargas de hasta 3 kg a una gran velocidad.

Publicado en la revista Tecnifood núm.81 (mayo/junio de 2011).

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