¿Por qué los paneles de control se han vuelto digitales en las máquinas de llenado y sellado de vasos?
Las máquinas de llenado y sellado de vasos ahora cuentan con paneles de control digitales en lugar de perillas y interruptores mecánicos. Aunque los controles mecánicos ofrecen cierta flexibilidad y cumplimiento, los paneles de control digitales brindan una flexibilidad, cumplimiento y control significativamente superiores. Con los paneles de control digitales (o interfaces hombre-máquina), los usuarios pueden almacenar múltiples recetas de producto, supervisar y controlar los procesos, y establecer controles para minimizar o eliminar errores. Estas características son las que impulsan el creciente uso de paneles de control digitales en las máquinas de los sectores alimentario y farmacéutico. Los clientes de estos sectores están motivados por la necesidad de calidad y trazabilidad por lote del producto.
Precisión y consistencia: El papel de la tecnología de control digital para lograr una precisión de llenado de ±0,5 ml
Con la introducción de los controles digitales de servo, ya no es necesario ajustar manualmente el sistema en cada ciclo de llenado. Esto permite tolerancias de llenado extremadamente ajustadas, de aproximadamente ±0,5 mililitros, lo cual es fundamental al llenar productos viscosos como yogur, salsas y geles, ya que incluso un ligero sobrellenado puede ocasionar una pérdida significativa de beneficios. Los controles digitales incorporan un sistema de retroalimentación en bucle cerrado que compensa automáticamente las variaciones en la viscosidad de los productos. Según el informe «Datos de referencia sobre eficiencia del embalaje» de 2023, este sistema reduce el desperdicio de material entre un 8 % y un 12 %. Esto significa que cada llenado es preciso, incluso tras miles de ciclos por turno de trabajo. Además, como los operadores pueden realizar ajustes mediante una pantalla táctil integrada en la máquina, no es necesario detener la línea para efectuar dichos ajustes, lo que supone un ahorro tanto de tiempo como de costes.
Cumplimiento atribuible mediante registros auditables de la interfaz hombre-máquina (HMI) para la FDA y las Buenas Prácticas de Manufactura (GMP)
Las IHM digitales se integran con registros de auditoría a prueba de manipulaciones que registran los parámetros del lote, las acciones del operador y las alertas sobre desviaciones fuera de especificación. Este tipo de registro de auditoría satisface los requisitos mínimos establecidos en la normativa FDA 21 CFR Parte 11 y en las Buenas Prácticas de Manufactura. Los registros digitalizados, con marca de tiempo y fácilmente accesibles, sustituyen a los registros en papel, notoriamente propensos a errores humanos. En caso de no conformidades, estos datos ayudan a las empresas a identificar rápidamente la no conformidad y permiten un seguimiento exhaustivo de la información en caso de retiros de productos. Esto resulta fundamental para la producción de alimentos infantiles, probióticos y vacunas. Los sistemas digitales ofrecen controles de acceso basados en roles para impedir que los usuarios modifiquen los parámetros del sistema. La publicación Hygiene Compliance Review difundió el año pasado un estudio según el cual las empresas que migran a estos sistemas logran superar auditorías sorpresa de los organismos reguladores un 40 % más rápido.
Desarrollo de software centrado en el usuario para máquinas de llenado y sellado de tazas
Características de la pantalla táctil: operación sencilla y soporte al operador en varios idiomas
Las máquinas de llenado y sellado de vasos cuentan con interfaces de pantalla táctil para una operación fácil y eficiente. Los usuarios pueden ajustar el volumen de llenado e inspeccionar o resolver problemas en los mecanismos de sellado mediante toque. Según el informe anual anterior de Packaging Digest, el tiempo de formación en numerosas fábricas de procesamiento de alimentos y farmacéuticas se ha reducido un 40 %. Además, la posibilidad de operar la máquina en español, mandarín, francés y portugués mejora la eficiencia de la comunicación entre los trabajadores fabriles multilingües. Asimismo, los responsables pueden controlar el acceso a los parámetros críticos de la máquina.
Ajustes preestablecidos inteligentes: cambio entre tamaños de vaso, viscosidades y perfiles de sellado con un solo toque
Los ajustes preestablecidos digitales, ya programados, permiten cambiar instantáneamente entre diversos formatos, lo que resulta ideal para empresas de envasado compartido y compañías que manejan una amplia gama de SKUs, desde vasitos de yogur hasta geles cosméticos e incluso kits médicos de hisopos. Cuando los operarios deben cambiar de producto, pueden acceder fácilmente a los parámetros guardados para la viscosidad, el perfil del recipiente y el perfil de sellado. En promedio, los cambios de producto tardan 90 segundos o menos. Esto elimina la frustración derivada de los ajustes manuales, que generan cuellos de botella y, según el Process Automation Journal 2022, provocan una hora de inactividad cada seis horas. Además, la tecnología inteligente puede mantener una precisión de llenado dentro de un margen de ±0,5 % respecto al valor objetivo, independientemente de la viscosidad del producto a envasar.
Nivel de automatización y compatibilidad con el sistema de control digital
Los sistemas automatizados y los controles digitales funcionan mejor cuando están diseñados para el mismo nivel de automatización. Para equipos semiautomáticos de llenado y sellado de tazas, se prefieren controles sencillos que permitan la producción por lotes y los cambios de producto. Sin embargo, las líneas completamente automatizadas con mayores velocidades requieren controles avanzados, como análisis en tiempo real en la nube, supervisión y control de la eficiencia global de los equipos (OEE), e integración con sistemas MES y ERP mediante APIs. En líneas semiautomáticas y totalmente automatizadas, los controles y sistemas diseñados para velocidades superiores suelen dar lugar a capacidad no utilizada o a tiempos de inactividad excesivos del sistema. Muchas líneas híbridas de gama media comienzan con actualizaciones sencillas de las interfaces hombre-máquina (HMI) y, a medida que aumentan el volumen y la complejidad de los productos fabricados, incorporan controles que ofrecen alertas tempranas sobre capacidad del sistema no utilizada. Estudios industriales indican que un diseño inadecuado del sistema de control y una falta de compatibilidad entre el nivel de automatización y el sistema pueden provocar un 17 % de capacidad no utilizada en una línea de embalaje. Esto hace que la inversión tecnológica operativamente orientada y eficaz sea fundamental.
Impacto de la elección del nivel de automatización:
- Semiautomático: los ajustes preestablecidos de recetas y las sobrescrituras manuales permiten una rápida transición para la producción de lotes pequeños y líneas piloto
- Híbrido: la OEE básica y el historial de alarmas ofrecen información valiosa para la producción a volumen medio con múltiples referencias (SKU)
- Automatización completa: integra MES/ERP y diagnóstico remoto para análisis predictivo y reduce las paradas no planificadas.
Elección de la máquina de llenado y sellado de vasos con controles digitales adecuada para sus necesidades de producción
Capacidad frente a complejidad: evaluación del retorno de la inversión (ROI) entre modelos semiautomáticos y completamente automáticos.
Elegir una máquina de llenado y sellado de tazas semiautomática frente a una totalmente automática depende del volumen que planea procesar y del grado de control que desee tener. Los sistemas totalmente automáticos dominan el mercado con aproximadamente un 42 % de participación, generando más de 1500 tazas por hora. Asimismo, requieren una intervención mínima del operario. Los sistemas totalmente automáticos pueden reducir los costes laborales en un 30 %. Sin embargo, estos sistemas implican unos costes de inversión iniciales más elevados y un mantenimiento más especializado. Los sistemas semiautomáticos atienden alrededor del 38 % del mercado y son ideales para volúmenes inferiores a 500 tazas por hora. Otorgan control al operario y resultan ideales para pruebas piloto, empresas de embalaje con múltiples clientes y producciones estacionales.
Requisitos de rendimiento: los sistemas automáticos son superiores en lotes grandes y ejecuciones estables, mientras que los semiautomáticos son mejores para lotes pequeños y ejecuciones variables.
Estrategia laboral: una mayor automatización reduce la necesidad de personal, pero incrementa la necesidad de competencias técnicas especializadas.
Intervalo de ajuste: Los sistemas semiautomáticos pueden adaptarse a distintas formas de taza o a distintas viscosidades de líquido sin necesidad de programación ni de validación de nuevo software.
Anticipación: Las IHM basadas en la nube podrán supervisar de forma remota el mantenimiento predictivo.
La última generación de paneles de control digitales está transformando la forma en que mantenemos nuestros equipos. Nos permite cambiar nuestro enfoque del mantenimiento reactivo al mantenimiento predictivo. Estas avanzadas interfaces hombre-máquina (HMI) basadas en la nube pueden interconectarse para distribuir datos digitales y supervisar una variedad de métricas, como: precisión del llenado (que normalmente presenta una variación de ±0,5 mL), integridad del sellado, carga del motor y variaciones de temperatura a lo largo de una jornada de producción. Estos sistemas utilizan algoritmos estadísticos avanzados para predecir el punto de desgaste de componentes críticos (bombas, calentadores y servomotores) antes de que ocurra una falla catastrófica, lo que reduce un 45 % el tiempo de inactividad no planificado en la producción. El uso de estos sistemas reduce los costos de mantenimiento aproximadamente un 25 %, gracias a la capacidad de técnicos certificados para diagnosticar a distancia problemas de software, recalibrar sensores y actualizar el software. ¿Listo para crecer en el futuro? Cualquier equipo nuevo debe contar con soporte OPC-UA para permitir una integración perfecta con el IIoT y con análisis integrales de datos de fabricación en toda la planta.
FQ
¿Por qué se prefieren los paneles de control digitales frente a los mandos mecánicos en las nuevas máquinas?
Por varias razones, entre las que se incluyen una mayor precisión, una flexibilidad mejorada y un cumplimiento más riguroso de normativas críticas.
¿De qué manera mejoran los sistemas digitales la precisión en el llenado y sellado de vasos?
Los controles digitales incorporan sistemas servo que mantienen la precisión dentro de ±0,5 ml y se ajustan automáticamente a las variaciones de los productos.
¿Cuáles son las ventajas normativas de las IHM digitales?
Las IHM digitales proporcionan registros de auditoría que cumplen con las directrices de la FDA y las Buenas Prácticas de Manufactura (GMP). Esto también reduce los riesgos asociados al cumplimiento normativo.
¿Qué factores deben tenerse en cuenta al decidir entre el uso de máquinas semiautomáticas y totalmente automáticas?
Es necesario tener en cuenta factores como el volumen de producción, los costes laborales y la frecuencia de los cambios de producto. Los sistemas totalmente automáticos están diseñados para series de producción más grandes y estables, mientras que los sistemas semiautomáticos son más adecuados para series de producción más pequeñas y flexibles.