Las velocidades nominales de los actuales sistemas de envasado y paletizado exigen que las cintas de transporte de envases trabajen a alta velocidad, garantizando el correcto movimiento del elevado número de unidades que se procesan. Para conseguirlo, es necesario el uso de sistemas lubricantes, cuya función es la de disminuir la fricción que se produce entre la cadena de transporte y los envases.
En las líneas de envasado, los efectos causados por la fuerza de fricción presentan su máxima incidencia en los siguientes puntos:
• Salidas y entradas de llenadoras y etiquetadoras, donde la velocidad de trabajo es muy elevada.
• Planos inclinados donde un buen deslizamiento de las botellas es vital para evitar caídas que originen mermas, e incluso puedan llegar a detener la producción.
Proquimia ha desarrollado una nueva tecnología de lubricación, principalmente para cadenas transportadoras de acero inoxidable, que permite optimizar el consumo de agua y de lubricante, en aquellas situaciones donde la tecnología de lubricación en seco no es aplicable
• En las zonas de acumulación donde se reúne un gran número de envases que ofrecen una resistencia muy elevada si no se consigue una buena lubricación. Esto puede provocar un sobreesfuerzo de los motores que mueven las cadenas, caídas y atascos que ponen en compromiso la producción, causando paradas y mermas.
Por tanto, para evitar los inconvenientes ocasionados por la fuerza de fricción en las líneas de envasado, es necesario el uso de sistemas lubricantes de máximo rendimiento, que disminuyan el coeficiente de fricción entre la cadena de transporte y los envases lo suficiente para asegurar un movimiento fluido del material, evitando caídas.
Tipos de cadenas transportadoras y envases
Los transportadores de envases de la industria alimentaria se diferencian según el tipo de material de fabricación de la cadena de transporte. Los materiales más habituales son el acero inoxidable y los compuestos plásticos, siendo el acetal el más extendido:
• El acero inoxidable tiene la ventaja de ser más resistente al desgaste y a la tracción. Los puntos negativos son un mayor peso (consumo energético mayor), más ruido ambiental y un coeficiente de fricción base más elevado que el acetal. Se combina usualmente con envases de vidrio y metálicos.
• Las cadenas de acetal tienen como ventajas su reducido peso (menor consumo energético) y menor ruido ambiental. El inconveniente de este material es su menor resistencia mecánica, que lo hace poco recomendable para el transporte de envases de vidrio y metal. Los envases más utilizados son los de PET, plástico, aluminio y brik.
Sistemas de lubricación
La continua necesidad de mejorar la productividad de las líneas envasadoras, ha originado durante los últimos años el desarrollo de una gran variedad de tecnologías de lubricación:
Lubricación húmeda
La lubricación húmeda se basa en una disolución acuosa de un producto lubricante que se aplica en forma de spray (pulverización) sobre las cadenas transportadoras, mediante boquillas dosificadoras distribuidas a lo largo de toda la línea de envasado. Destaca por su baja complejidad mecánica y fácil mantenimiento. Su principal inconvenientes es el elevado consumo de agua y los riesgos asociados (caídas, resbalones, corrosión…). Este tipo de lubricación es el más extendido en plantas envasadoras de agua, cerveza, refrescos, zumos y derivados.
Según el principio activo utilizado como agente lubricante, se distinguen tres grandes grupos de lubricantes:
• Lubricantes en base a Jabones Naturales: aptos tanto para cadenas de acero inoxidable como para acetal. Poseen un buen poder lubricante, baja toxicidad, efecto detergente y elevado rendimiento en cintas inox transportando vidrio. Por otra parte, son altamente dependientes de la dureza del agua y carecen de efecto higienizante.
• Lubricantes en base a Aminas Grasas (sintéticos): aptos tanto para cadenas de acero inoxidable como para acetal. Son insensibles a la dureza del agua y presentan un gran poder higienizante. Como inconvenientes, poseen menor poder detergente, biodegradabilidad y capacidad lubricante respecto a los anteriores.
• Lubricantes en base a Siliconas: aptos para cadenas de acetal. Los puntos fuertes son su elevada permanencia e insensibilidad a la dureza del agua. Como aspecto negativo, destacar que no son aptos para transporte de vidrio.
Lubricación en seco
La lubricación en seco es una tecnología que no utiliza agua como medio de lubricación, el producto lubricante se dosifica puro sobre la cadena transportadora. Esta tecnología destaca por suprimir el agua en la aplicación, mayor protección de los envases de cartón, eliminación de los riesgos asociados a la presencia de agua en las instalaciones y bajos coeficientes de fricción. En cuanto a sus inconvenientes, la mayor complejidad mecánica y la necesidad de aumentar la frecuencia de limpiezas de la instalación (no existe efecto arrastre del agua) son las más importantes. Este tipo de lubricación es la más extendida en envasadoras de leche UHT, derivados lácteos y zumos.
Según el principio activo utilizado como lubricante, se diferencian dos grandes tipos de lubricantes en seco:
• Lubricantes en base a Siliconas: aptos para cadenas de acetal. Son insensibles a la dureza del agua y presentan una elevada permanencia.
• Lubricantes en base a Teflón®: aptos para cadenas de acetal y acero inoxidable. Poseen gran poder lubricante, elevada permanencia y bajo consumo.
La principal ventaja de la lubricación en seco es el considerable ahorro de agua que consigue. Sin embargo, las envasadoras que trabajan en formato vidrio no pueden beneficiarse de esta tecnología. El vidrio se transporta en cadenas de acero inoxidable debido a su alta resistencia y durabilidad, pero las características de este tipo de instalaciones (aporte de producto, restos de vidrio, carbono procedente del acero…) provocan que los lubricantes en seco no consigan un buen rendimiento, los coeficientes de fricción son demasiado altos y el transporte no funciona adecuadamente.
El avance de la tecnología film
La creciente concienciación medioambiental y de seguridad de las empresas, unida a la continua necesidad de optimizar los procesos productivos, requieren el desarrollo de nuevas tecnologías que den respuesta a estas necesidades. Con este fin, Proquimia ha desarrollado una nueva tecnología de lubricación, principalmente para cadenas transportadoras de acero inoxidable, que permite optimizar el consumo de agua y de lubricante, en aquellas situaciones donde la tecnología de lubricación en seco no es aplicable: esta nueva tecnología genera un film de solución lubricante de alta permanencia sobre las superficies de acero inoxidable. Mediante la reducción de los tiempos de aplicación de la solución y la minimización de la cantidad de solución utilizada, se logra una significativa reducción del consumo de agua y de lubricante, a la vez que se garantiza que los coeficientes de fricción sean los adecuados para trabajar correctamente.
• La combinación de ingredientes del lubricante permite mantener las instalaciones limpias durante más tiempo, debido a sus propiedades higienizantes, que retrasan la formación de los biofilms característicos de las instalaciones de lubricación húmeda.
• El lubricante es insensible a la dureza del agua: las características del producto permiten poder trabajar de forma correcta con cualquier tipo de agua.
• Mínima formación de espuma: su formulación permite disminuir la cantidad de espuma presente en las líneas.
• Mejora de la protección de las cadenas ante la corrosión y la oxidación.
• Total compatibilidad con los materiales de envases y cadenas de la industria de bebidas.
• Ahorro de hasta un 80% en el consumo de agua.
• Reducción del consumo de lubricante hasta un 50% (y por tanto del coste de lubricación).
• Instalación simple: se puede utilizar la misma instalación de lubricación húmeda, con mínimas modificaciones.
Casos prácticos
Especialmente desarrollada para cadenas de acero inoxidable, la tecnología film combina las ventajas de los sistemas de lubricación húmeda con las de la lubricación en seco.
Caso 1- Todas estas ventajas se pusieron a prueba en condiciones reales en una planta embotelladora de botellas de vidrio, realizando un seguimiento exhaustivo durante 5 meses de los resultados obtenidos y contrastando los datos extraídos con las valoraciones de los responsables de las líneas (paradas de línea, caídas de botellas…).
La prueba en condiciones reales en una planta embotelladora de botellas de vidrio, mostró importantes disminuciones del tiempo medio de apertura de las electroválvulas
Las cintas transportadoras de acero inoxidable trabajaban inicialmente con un sistema de lubricación húmeda. Durante la prueba, se trabajó en un total de 4 líneas de envasado, con varios formatos de envase y distintas velocidades nominales para obtener un amplio rango de condiciones de trabajo.
Tras estudiar las características de la instalación y las condiciones iniciales de trabajo, se modificaron los tiempos de apertura/cierre que controlan las electroválvulas del sistema de dosificación para disminuir el aporte de solución del nuevo lubricante híbrido.
La elevada permanencia en cadena lograda con el lubricante híbrido permitió disminuir el tiempo medio de apertura de las electroválvulas del 47 hasta el 12% (% calculado como tiempo de apertura frente al tiempo total de apertura+cierre). Los porcentajes medios se calcularon a partir de los tiempos de apertura de todas las electroválvulas que intervienen en cada una de las líneas.
Los coeficientes fueron medidos en diferentes puntos críticos de la línea (entrada y salida de la envasadora, acumuladores…), calculando la media de los resultados obtenidos para cada línea. Los datos recogidos demuestran que, a pesar de la disminución en los tiempos de dosificación de lubricante, los coeficientes se mantienen a niveles muy similares a los obtenidos con la lubricación húmeda.
Las siguientes tablas muestran la optimización obtenida en el consumo de agua y lubricante, detallando los resultados de la instalación completa, así como la media de consumo por boquilla.
Caso 2- La nueva tecnología film se aplicó en una línea de envasado de botellas de cerveza con una velocidad nominal entre 30.000 y 45.000 botellas/hora (según formato). Desde el inicio de la misma, las temporizaciones fueron las recomendadas para este tipo de lubricante. En este caso, las pruebas se focalizaron en el seguimiento del comportamiento de la nueva tecnología de lubricación en condiciones de máxima exigencia.
Los co
eficientes de fricción se midieron en diferentes puntos críticos de la línea (entrada y salida de la envasadora, acumuladores…) y se calculó la media de los resultados obtenidos.
Los datos recogidos muestran una gran eficacia del lubricante. Los resultados se contrastan con las observaciones de los responsables de línea que, con su experiencia, determinan si el funcionamiento y el rendimiento de la línea están dentro de la media y si el número de caídas o paradas es excesivo. En todos los tramos las valoraciones fueron muy positivas.
Conclusiones
La nueva tecnología film desarrollada ha permitido optimizar la instalación de lubricación, ahorrando hasta un 80% de agua y un 50% de lubricante. Los beneficios económicos para el cliente son muy evidentes, además los equipos de lubricación tradicionales son válidos para la aplicación de este tipo de tecnología por lo que la inversión, para un cliente que ya disponga de sistema de lubricación, es mínima.
De esta tecnología se desprenden beneficios secundarios que inciden positivamente en la productividad de la instalación: menor riesgo para los operarios gracias a la menor presencia de agua en las instalaciones, menor formación de espuma, que mejora el comportamiento de los transportes y disminuye el rechazo en inspectores…
Para garantizar un rendimiento óptimo y un ahorro máximo es muy importante el correcto mantenimiento de los sistemas de lubricación. La revisión de las bombas, colectores, boquillas y electroválvulas debe estar contemplada en el plan de mantenimiento interno para evitar que un posible fallo en alguno de los puntos ponga en compromiso la producción o la optimización de los recursos.
Daniel Calvente, Jesús Serrat, Carles Bertrana
Departamento Técnico I+D+i de Proquimia, S.A.
