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Nov 18, 2023

Cómo ahorrar energía en su línea de envasado

Walt Boyes | 06 de enero de 2023 COVID, triple pandemia, guerra, interrupción de la cadena de suministro, tal vez una recesión: todo esto está elevando los costos de la energía, mientras que la junta directiva quiere que usted aún cumpla con sus

Walt Boyes | 06 de enero de 2023

COVID, triple pandemia, guerra, interrupción de la cadena de suministro, tal vez una recesión: todo esto está elevando los costos de la energía, mientras que la junta directiva quiere que usted siga cumpliendo sus objetivos de sostenibilidad. Además de esto, Marketing quiere un mejor embalaje. Ventas quiere una producción más rápida. La producción quiere un mejor control de calidad y seguridad. Si usted es el que está atrapado en esta situación, aquí hay algunas cosas que puede hacer para ahorrar energía y mantener tanto la producción como la sostenibilidad.

"Mi avance fue que la energía es un ingrediente", dice Jim Wetzel, ex director de confiabilidad global de General Mills y ex director ejecutivo de CESMII (Instituto de Innovación en Fabricación Inteligente de Energía Limpia). “Puedes realizar un seguimiento al igual que todos los demás ingredientes que estás utilizando. Mídelo. Gestionamos lo que medimos y medimos lo que sabemos”.

Para mejorar el ahorro de energía, primero debe saber dos cosas: cuánta energía ingresa a su línea de envasado y cuánta de esa energía se desperdicia.

Wetzel señala que la mayor parte del uso de energía en General Mills provino de la planta de proceso, no de la planta de envasado. Por lo tanto, necesita saber cuánta energía va solo a la línea de envasado si desea medir y reducir el consumo.

Wetzel dice que hay varios lugares clave para buscar el desperdicio de energía y formas de mejorar la eficiencia y productividad de la producción. Entre ellos se encuentran los motores eléctricos, el calor y la temperatura, el uso del aire y el agua.

Veamos estas cuatro áreas:

Kyle Mertens, gerente senior de productos de Nidec Motor Corp. lo llama "un impulso para una mayor eficiencia y sostenibilidad". Señala que “el 45% de la electricidad mundial se utiliza para alimentar motores eléctricos en edificios y aplicaciones industriales, y más de 300 millones de motores instalados en todo el mundo son ineficientes o consumen mucha más energía de la necesaria, lo que genera un enorme desperdicio de energía, mientras que la legislación y el fin los usuarios están impulsando una mayor eficiencia del sistema.

"Es difícil o tiene un costo prohibitivo superar IE3 (NEMA Premium) con tecnología de inducción estándar para alcanzar los niveles de eficiencia cada vez más deseables IE4 o IE5", continúa Mertens. “Las mejoras significativas en la eficiencia energética en la industria y la infraestructura deben ser posibles mediante los motores y variadores de velocidad más modernos y de mayor eficiencia. Generalmente, los fabricantes de motores buscan tecnologías alternativas para ofrecer productos de mayor eficiencia. Se logran mayores eficiencias del sistema a través de motores más eficientes, así como también aplicando VFD [variadores de frecuencia] para permitir que un motor funcione a una velocidad óptima, reduciendo el uso de energía”.

Mertens destaca la reciente introducción por parte de Nidec de su motor SynRA. “Este motor”, dice, “tiene el rendimiento de los motores de imanes permanentes con la simplicidad y facilidad de servicio de los motores de inducción. El diseño sin imanes permite un mantenimiento sencillo, una mayor confiabilidad y una vida útil prolongada del motor con temperaturas de devanado y de rodamientos más bajas. Y un 40% menos de pérdidas de energía en comparación con los motores IE3”.

Mertens dice: "No hay necesidad de modificaciones mecánicas, lo que lo convierte en una solución perfecta para modernizaciones de motores de inducción tradicionales".

El motor SynRA de Nidec tiene pérdidas de energía un 40 % menores en comparación con los motores con clasificación IE3.

“Un elemento específico de las líneas de paquetes”, dice Tim Albers, director de liderazgo intelectual de Nidec Motor Corp., “es que a menudo tienen aplicaciones de par variable y par constante como parte de la línea. El par constante y el ahorro de energía son un poco menos atractivos que el par variable. Para una aplicación de par constante, los motores síncronos Super Premium (IE4) mejorarán la eficiencia con respecto a los motores Premium de inducción por la diferencia de eficiencia (de 1 a 3 puntos), pero también al mejorar la eficiencia de carga parcial para una velocidad reducida en la línea empaquetada. Las aplicaciones de par variable pueden generar hasta un 40% de ahorro al pasar a velocidad variable y síncrono, el par constante estará en el rango del 2% al 5% de ahorro, lo que no parece mucho, pero se basa en las horas de operación. y los costes eléctricos, todavía podría dar lugar a amortizaciones en menos de un año”.

“Otro gran desperdicio de energía son los recipientes de pegamento. Intentar controlar de cerca los sistemas termofusibles suele ser una idea de último momento”.

Wetzel, de General Mills, dice: “Otro gran desperdicio de energía son los recipientes de pegamento. Intentar controlar de cerca los sistemas termofusibles suele ser una idea de último momento”.

Charles Babecki, gerente senior de cuentas de Quadra, un distribuidor de sistemas adhesivos de Henkel en Quebec, dice que existe una línea completamente nueva de productos adhesivos diseñados para funcionar a temperaturas más bajas con el mismo rendimiento que los adhesivos estándar. Por ejemplo, “Technomelt SUPRA 098 ECO es un adhesivo termofusible para embalajes de alto rendimiento diseñado para contribuir a la reducción de la huella de carbono. Está formulado con materiales directos de transferencia de equilibrio de masa y de base biológica para lograr hasta un 98% de contenido renovable”.

Babecki continúa: “Puede reducir el uso de energía en un 40 % con estos pegamentos termofusibles. Y podrás reducir el consumo entre un 15% y un 30%. Esto tenderá a eliminar el tiempo de inactividad excesivo”.

Capaz de producir hasta 150 cajas por minuto, esta estuchadora de Uhlmann utiliza una masa fundida fría para sellar los paquetes y lograr importantes ahorros de energía.

Si lo que buscas es ahorro energético y sostenibilidad, este tipo de producto da en el clavo.

Uno de los mayores desperdicios de energía, si no el mayor, en las líneas de envasado es el aire neumático. Cada conexión en una línea de aire es una fuente potencial de fugas y, por lo general, son muy difíciles de encontrar. Por lo general, los motores grandes impulsan compresores grandes que utilizan las líneas de aire como cámara impelente: la carcasa presurizada que contiene aire a presión positiva. Por lo general, están diseñados para ser de gran tamaño para que puedan superar las pequeñas fugas que ocurren en todo el sistema. Estos compresores y motores de gran tamaño suponen un gran desperdicio de energía.

"Uno de los problemas de las líneas de envasado", dice Wetzel, "es que no cuentan con los instrumentos necesarios". Durante los últimos años, se ha intentado encontrar fugas de aire añadiendo instrumentación. Por ejemplo, los sensores acústicos pueden detectar fugas de aire a altas frecuencias.

Si no puedes medirlo, no puedes arreglarlo. Agregar medidores de flujo, transmisores de presión y sensores acústicos a sus líneas de aire de envasado puede reducir las fugas hasta en un 50 % o más y, al mismo tiempo, reducir el tiempo de inactividad.

Se puede utilizar equipo similar para detectar fugas en trampas de vapor.

"Si envasas un producto controlado reglamentariamente, como lácteos, yogur o helado, el ciclo sanitario es un lugar para buscar energía desperdiciada", afirma Wetzel. “No se corre para detenerse, se corre para desinfectar. Se utiliza agua caliente a 160 grados, a veces con cáusticos, y se rocía agua caliente sobre todo. Con el tiempo, acortará la esperanza de vida de sus máquinas. Introducir agua siempre es algo malo. Es por eso que existe una tendencia hacia la “limpieza en seco” para la desinfección. Pierde menos energía y provoca menos tiempo de inactividad”.

Finalmente, para unir todo, puede desarrollar un programa de mantenimiento prescriptivo diseñado para reducir el desperdicio, aumentar la productividad y mantener el tiempo de inactividad al mínimo. Todas estas cosas trabajan juntas para ahorrar energía. La clave de un programa de mantenimiento prescriptivo es mantenerlo en funcionamiento. Debe poder monitorear sus activos, bombas, motores, compresores, servomotores, válvulas solenoides neumáticas y cualquier otro factor que contribuya al tiempo de inactividad. Debe monitorearlos en tiempo real y recopilar los datos de su monitoreo. Estos datos se pueden enviar a un software de análisis de decisiones habilitado con inteligencia artificial (IA) que puede indicarle qué va a fallar, cuándo y qué hacer al respecto. Hacer esto, por ejemplo, permitió al fabricante de robots Fanuc reducir el tiempo de inactividad en las células de fabricación operadas por robots en más del 90 %.

Operar con un tiempo de actividad casi continuo, con altos niveles de productividad, reducirá el desperdicio de energía en su línea de envasado y aumentará los ingresos al mismo tiempo.

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