Precisión fundamental del llenado y del tapado
Consistencia del volumen de llenado: análisis en más de 30 bolsas
La precisión del volumen de llenado es una medición basada estadísticamente que se realiza con un recuento consecutivo de 30 o más bolsas a la velocidad operativa objetivo. Los factores que influyen en la consistencia del volumen de llenado de líquidos son la viscosidad y la temperatura del líquido, la expansión de los materiales de la bolsa inducida por calor o presión, y la precisión del diseño del sistema de llenado (ya sea por gravedad, volumétrico y/o basado en pistón).
Los datos recopilados en toda la industria definen claramente las diferencias operativas según el diseño del sistema de llenado:
Sistema de llenado Precisión aproximada Velocidad operativa (bolsas/min)
Llenado por gravedad Precisión del 1 % al 3 % 100 a 400
Sistema volumétrico Precisión del 0,1 % al 0,5 % 50 a 200
Sistema basado en émbolo Precisión del 0,1 % al 0,5 % 30 a 120
Los sistemas de llenado más recientes y de gama alta basados en émbolo están diseñados para llenar con una precisión del 0,5 %. Este diseño resulta especialmente importante para el llenado de productos de alta viscosidad (por ejemplo, salsas), ya que incluso un sobrellenado del 1 % puede generar costes de regalo (pérdida) de 740 000 USD al año en una instalación de fabricación de alto volumen.
Pruebas de desalineación de la tapa y fallo del sellado
Tras las pruebas dinámicas, se ha atribuido a una desalineación de la tapa superior a 0,5 mm el 78 % de todos los fallos de sellado. Las pruebas destinadas a determinar la integridad de la tapa y del sellado deben incluir:
1. Una ejecución continua de 8 horas a la capacidad máxima nominal
2. La consistencia del par de apriete de la tapa debe encontrarse dentro de un rango objetivo, con una variación no superior a ± 5 %.
3. Uso de sensores láser de alineación para registrar en tiempo real las desviaciones de alineación.
4. Prueba de presión de estallido a 35 psi o superior para bebidas gaseosas.
5. La calidad del sellado está directamente relacionada con la capacidad de producción de la máquina (es decir, una máquina calificada al 100 % de su capacidad de producción presentará un mayor número de sellados con una fuga inferior al 3 % que una máquina que funcione al 85 % de su capacidad).
Las cabezas de tapado deben colocar y sellar las tapas con una tolerancia baja objetivo de ± 0,3 mm para lograr sellados herméticos.
La importancia de ensayar la resistencia del sellado y la integridad contra fugas
Con las máquinas de llenado y sellado de bolsas con boquilla, la evaluación de la resistencia de la soldadura y las pruebas de estanqueidad son obligatorias. Incluso los defectos más pequeños en las soldaduras de las bolsas pueden provocar retiros del producto del mercado. Una investigación realizada por el Instituto Ponemon en 2023 estimó que este tipo de incidencias puede costar, en promedio, $740 000 a una empresa. Estas pruebas se llevan a cabo para evaluar la resistencia total de la soldadura frente a las condiciones a las que estará sometida durante el transporte, así como para garantizar la esterilidad y la vida útil del producto. Considere la presión, la temperatura y las vibraciones a las que están expuestas las bolsas durante el envío, así como el tiempo transcurrido en el ciclo de distribución. Garantizar la seguridad del producto y su ausencia de contaminación es el aspecto más importante de la seguridad alimentaria.
Prueba digital de fuerza de despegue y prueba cuantitativa de resistencia de la soldadura según la norma ASTM F88
La norma ASTM F88 ofrece cifras y valores concretos a los fabricantes para evaluar y comparar la resistencia de las soldaduras de materiales flexibles de barrera. Con los medidores digitales de fuerza de desprendimiento, se puede sujetar la soldadura y desprenderla hacia un lado, midiendo, mediante una tensión aplicada de forma controlada, la fuerza necesaria para romper dicha soldadura. Esta medición de fuerza se expresa en newtons por 15 mm de ancho de soldadura. Según nuestra experiencia, la mayoría de los clientes que trabajan con líquidos industriales buscan una resistencia de soldadura de al menos 8 newtons por 15 mm. En el caso de la prueba de resistencia de soldadura, no se admite ninguna estimación, y todos los equipos deben estar debidamente calibrados. Esto es muy crítico para las pruebas de calidad de máquinas que funcionan y se ensayan en distintos turnos del mismo ciclo de producción e, incluso, simultáneamente, en distintas ubicaciones dentro de la misma unidad industrial.
La prueba de descomposición al vacío consiste en someter bolsas con boquilla selladas y llenas a condiciones de presión negativa para determinar la tasa de descomposición en función de la caída de presión provocada por microfugas superiores a cinco micrones. Este método es altamente eficaz en entornos de laboratorio y en inspecciones de calidad fuera de línea, especialmente para detectar algunos de los defectos más pequeños que resultan más críticos. A diferencia de la prueba de descomposición al vacío, el ultrasonido aéreo resulta eficaz para grietas mayores, es decir, superiores a cincuenta micrones, al detectar ondas sonoras de alta frecuencia que se reflejan en sellos rotos, lo que lo hace más adecuado para entornos de producción a alta velocidad, donde las inspecciones y la identificación de defectos se realizan de forma rápida y continua. Cuando se utilizan conjuntamente, estos métodos ofrecen a los fabricantes la máxima cobertura posible de defectos. Según las normas ASTM para envases, la prueba de descomposición al vacío detecta el 99,2 % de las fugas críticas, mientras que el ultrasonido aéreo detecta el 92 %.
Evaluación de la fiabilidad operativa y la integración del flujo de trabajo
Consistencia en la estabilidad de la alimentación de bolsas, el sincronismo entre llenado y tapado, y el tiempo de ciclo
Para un funcionamiento fiable, es fundamental lograr una tríada operativa equilibrada entre llenado, envasado en bolsas y tapado. El sistema de envasado en bolsas debe ser operativamente preciso, con una tolerancia inferior a medio milímetro, para evitar atascos y boquillas mal alineadas. En cuanto al sincronismo operativo, el llenado y el tapado deben tener como objetivo un retraso de 0,2 segundos para evitar desbordamientos o sellados prematuros. Todo el sistema debe ser operable y consistente dentro de un tiempo de ciclo de 300 a 400, incluso para no superar una desviación del 2 %. En conjunto, las plantas que automatizan sensores láser y sistemas PLC mejoran su tasa operativa entre un 18 % y un 22 %, mientras que las revisiones operativas mediante gráficos de control y análisis estadístico de procesos (SPC) garantizan que la mayoría de los problemas relacionados con la operación se detecten antes de la etapa de auditoría posterior, reduciendo significativamente el tiempo de inactividad operativa.
Resolución de fallos comunes mediante el análisis de causas fundamentales: llenado irregular, desalineación de tapas y atascos de bolsas
La resolución de problemas es más eficaz para identificar y solucionar la causa fundamental de un problema, en lugar de abordar sus síntomas. Si los productos se llenan de forma irregular, el problema podría deberse a la viscosidad del material de llenado o a obstrucciones en las boquillas. En estos casos, los viscosímetros en línea y los limpiadores ultrasónicos pueden ser útiles. Las tapas pueden no alinearse correctamente, lo que podría deberse a mordazas de sujeción desgastadas o inadecuadas. En tales situaciones, las herramientas de alineación láser y de posicionamiento de soportes antivibración pueden ayudar. Las atascos pueden producirse por rieles guía deformados y velocidades asincrónicas de las cintas transportadoras, las cuales pueden ajustarse mediante variadores de frecuencia (VFD) para mantener todo alineado. Muchas plantas han reducido la cantidad de tiempo dedicado a la resolución de problemas manteniendo registros exhaustivos de los eventos. Analizan dichos registros para determinar qué incidencias se repiten, con qué frecuencia ocurren, cómo se resolvieron y cómo se puede minimizar su impacto; estas plantas resultan más eficientes que aquellas que no lo hacen.
Preguntas frecuentes
¿Por qué es importante evaluar la consistencia del volumen de llenado en el envasado en bolsas?
La consistencia del volumen de llenado es importante porque cualquier subllenado o sobrellenado puede afectar negativamente la calidad de los productos y perjudicar adversamente la corriente de ingresos de la empresa.
¿Cómo se pueden evitar las retiradas de productos mediante la prueba de resistencia de las soldaduras?
La prueba de resistencia de las soldaduras revela qué sellados corren riesgo de fugas o de verse comprometidos, lo cual constituye una de las principales causas de retiradas de productos. Cuando las empresas garantizan que los sellados son resistentes, evitan pérdidas derivadas de incidentes.
¿Qué se obtiene al combinar la técnica de decaimiento al vacío y la ultrasónica aérea para la detección de fugas?
La combinación de estas dos técnicas permite detectar, de forma oportuna, tanto defectos por fugas pequeñas como grandes, lo que mejora la fiabilidad del producto.
¿Cómo dependen las tasas de producción de la fiabilidad operativa?
Cuando la fiabilidad operativa es buena, todos los sistemas de producción funcionan conjuntamente y de forma equilibrada, tal como estaba previsto. Por este motivo, el tiempo de inactividad de la producción es escaso, y tanto los costes de producción como los operativos son muy bajos.