SENSORES INDUSTRIALES BÁSICOS APLICACIONES EN INDUSTRIAS DE ALIMENTOS

Transcripción

1 SENSORES INDUSTRIALES BÁSICOS APLICACIONES EN INDUSTRIAS DE Esta guía permite conocer rápidamente las aplicaciones típicas de la industria de Alimentos RECOMENDADO PARA

2 Podemos ver aquí un esquema del proceso de producción de : 2

3 Podemos encontrar 3 tipos de aplicaciones, según la etapa del proceso: PROCESO DE PRODUCCIÓN Los sistemas de producción implican una gran variedad de procesos para la fabricación de todo tipo de alimentos, que ofrecen diversas consistencias, presentaciones, características físicas y químicas. Las máquinas permiten procesar líquidos, cremas, polvos, masas, gelatinas, granos, etc... Algunos procesos de la industria alimenticia: Productos Lácteos Procesamiento de Azúcar Productos horneados Productos enlatados Producción de Aceites Comestibles Procesamiento de Maíz Granos Procesamiento de huevo Alimentos para mascotas Evaporadores 3

4 ENVASADO El envasado es un momento muy importante en el proceso de fabricación, pues permite contar, proteger, preservar, transportar y aún informar y vender el producto. Se divide en varios pasos: PRIMARIO Es la primera envoltura o contenedor del producto. SECUNDARIO Es una caja que contiene 1 o más productos. DISTRIBUCIÓN Es una caja que protege a las cajas de producto para la distribución. PALLET DE CARGA Un pallet de cajas para almacenamiento y despacho. TRANSPORTE Todas las etapas de proceso están unidas por líneas de transporte. Las líneas requieren coordinación de arranque y parada, control de atascamiento y clasificación. También se pueden utilizar las líneas para hacer conteo de producción. 4

5 REQUERIMIENTOS EN LA INDUSTRIA DE En la industria de alimentos, existen requerimientos comunes a todas las industrias, relacionados con el control y mejora de la producción, y requerimientos propios. REQUERIMIENTOS GENERALES Reducir costos de producción. Tamaño reducido. Mayor flexibilidad. Cero mantenimientos. Reducir y normalizar el número de partes Incrementar la producción. Incrementar la eficiencia. Mejor uso del material con menor desperdicio Reciclaje Mayor flexibilidad en las máquinas (Multi-Tareas) Menores tiempos de cambio. REQUERIMIENTOS DE INDUSTRIA DE Sensores para uso sanitario. Resistencia a ambientes sucios y húmedos. Resistentes a los procesos de limpieza: Agua, detergentes, desinfectantes, temperatura, agua a alta presión. De largo alcance e inmunes a la suciedad ambiente por su alta ganancia Sensores para aplicaciones especiales. Variedad de aplicaciones. Mayor exigencia de velocidad en los sistemas de control, que acompañen los nuevos ritmos de producción. 5

6 ALMACENAMIENTO TANQUES Y TOLVAS LIQUIDO Detección de nivel Capacitivo de sensibilidad ajustable Si el tanque no es metálico, puede detectarse el nivel desde afuera. Se requiere tener sensibilidad ajustable. Conviene que el tanque sea metálico, para mejorar el contraste de conductividad cuando hay o no producto. Se debe perforar el tanque para introducir el sensor. Si la instalación debe ser sanitaria, hay que colocar una protección aislante de teflón. Hay que verificar si hay acumulación de producto sobre el sensor, para que no genere falsas detecciones. ALMACENAMIENTO TANQUES Y TOLVAS POLVO Detección de nivel Capacitivo de sensibilidad ajustable Si el tanque no es metálico, el polvo suele ser más difícil de detectar. Conviene que el tanque sea metálico, para mejorar el contraste de conductividad cuando hay o no producto. Se debe perforar el tanque para introducir el sensor. Si la instalación debe ser sanitaria, hay que colocar una protección aislante de teflón. Hay que verificar si hay acumulación de producto sobre el sensor, para que no genere falsas detecciones. 6

7 ALMACENAMIENTO SUPERVISIÓN DE TAPAS Posiciones de Puertas metálicas Sensores inductivos Como todos los movimientos de posicionamiento, generalmente se utilizan sensores inductivos para detectar posiciones. Pueden colocarse sensores inductivos de tipo no blindados para tener mayor alcance. Sólo se utilizan sensores blindados en el caso de que se requiera tener precisión en la detección del cerrado de la compuerta. También puede ser necesario el uso de sensores que detecta el acero inoxidable. PRODUCCIÓN ENVASE SOPLADORA DE ENVASES Detección de preforma en posición Foto Retroreflectivo polarizado La preforma se encuentra en el canal de alimentación y es llevada al molde de soplado. Debe verificarse que esté el canal de ingreso lleno y que luego se encuentre en posición de soplado. Se utilizan sensores de tipo reflectivo, por su fácil montaje, y considerable distancia de detección, ya que la máquina tiene muchas partes móviles y gracias a la flexibilidad de este sensor, no se interfiere con el proceso. 7

8 ENVASADO EMBOLSADORA, ENSACHETADORA Detección de presencia de film ENVASADO CON FILM Retroreflectivo El film utilizado en envasado absorbe muy poca luz de un sensor. Para la detección de presencia de film se utilizan sensores reflectivos para material transparente, que tienen calibrado el rango de ajuste para estas pequeñas variaciones de luz. ENVASADO EMBOLSADORA, ENSACHETADORA Verificación de llenado Sensores BGS o convergente ALUMINIO Una vez lleno el envase, puede requerirse la verificación de presencia del producto. Una forma sencilla de verlo es cuando el producto va de forma horizontal sobre una banda transportadora. Como el aluminio es muy reflectivo, un sensor de tipo difuso se vería confundido por un envase vacío. Se puede colocar un sensor de tipo BGS o convergente desde arriba puede discriminarse la altura del producto, lo que permite determinar si el envase está lleno o vacío. 8

9 ENVASADO Sincronismo EMBOLSADORA, ENSACHETADORA VERTICAL Y HORIZONTAL Sensores de marcas o color con fibra óptica La aplicación es la detección de marcas de sincronismo para el corte del tubo de etiquetas, las etiquetas a ser separadas de la base o de la tira de bolsas. Los sensores de marcas permiten trabajar con amplia gama de rango de contrastes. Los sensores estándar tienen un color de luz a emitir: ROJO, VERDE o AZUL. Según la gama de colores empleada en los productos, se seleccionará uno de los 3 para lograr alto contraste. Últimamente los departamentos de marketing requieren el uso de gran variedad de colores en este tipo de etiquetas, y los sensores tradicionales tienen dificultad para ciertos contrastes. Por eso, los sensores de color de fibra óptica permiten emitir los 3 colores de luz, y cuando se cambia de producto, se cambiar al color de luz más apropiado para el máximo contraste. 9

10 ENVASADO LLENADORA ROTATIVA Posiciones arriba-debajo de la llenadora Sensores inductivos Como todos los movimientos de posicionamiento, generalmente se utilizan sensores inductivos para detectar posiciones durante el llenado. Estos sensores van a bordo del plato giratorio. ENVASADO LLENADORA EN LÍNEA Detector de envases en posición Fotoeléctricos Se utilizan sensores fotoeléctricos de tipo barrera o reflectivos polarizados para detener con precisión la línea de envases debajo de los tubos llenadores. 10

11 ENVASADO LLENADORA DE SÓLIDOS Nivel de llenado Convergente Para asegurarse que el envase de un alimento en polvo no esté ni poco y sobre llenado. ENVASADO SELLADORA ALUMINIO Verificar que quedo colocada la protección. Convergente En los sistemas en los cuales se aplica una protección de aluminio, se requiere la verificación de que quede bien colocada. Hay situaciones en las que el producto es de color claro y refleja tanta luz como la cobertura de aluminio. Es por eso que no pueden utilizarse sensores difusos, y se utilizan sensores de tipo BGS o convergentes. 11

12 ETIQUETADO ETIQUETADORA ETIQUETADORA Sincronismo Sensores de marcas o color con fibra ópticas. La etiquetadora es una máquina de alta velocidad de operación, retirando la etiqueta de su banda de soporte y aplicándola sobre el envase. Hay etiquetas flexibles y termocontraíbles que se aplican directamente sobre el producto. Etiquetas Termocontraíbles (Shrink Sleeve) Este tipo de etiquetadoras es una máquina diseñada para adherir etiquetas termocontraíbles a una variedad de envases tales como botellas PET. Esta etiquetadora cubre los envases con tubos de film termocontraíble impreso, luego de lo cual los envases pasan por un túnel de calor para encoger el film y adherirse a los envases. Estiramiento de Etiqueta (Stretch Label) El equipo basado en este tipo de aplicador permite la reducción de espesor del film. Una velocidad de línea típica para esta clase de equipos es de Botellas/hora. Utilizado con bebidas y productos alimenticios. 12

13 Etiqueta activada por calor (Heat Activated Label) Una solución fácil y económica es la tecnología de etiquetas que se enroscan, basadas en un pegamento activado por calor. En la parte posterior de una etiqueta sensible al calor, se aplica un tipo de resina con activación térmica. Después de la resina se calienta y se activa (o sea, queda adhesiva), la etiqueta se aplica al producto de forma precisa. Este tipo de etiqueta permite la simplificación y funcionamiento económico de los aplicadores de etiquetas. Utilizado en: Bebidas alcohólicas, Pilas y Paquetes de silicona Bolsa vertical con vertedor (Stand-Up Pouch) Una bolsa vertical con vertedor es un contenedor de nueva generación, donde se combinan etiqueta y botella. Este sistema se basa en tiras de bolsas. En este sistema se aplica un tubo vertedor de salida a la parte superior central o en la esquina de la bolsa. Utilizados en Nutrición Cuidado personal Cuidado del hogar Productos alimenticios Rellenado La aplicación es la detección de marcas de sincronismo para el corte del tubo de etiquetas, las etiquetas a ser separadas de la base o de la tira de bolsas. Los sensores de marcas permiten trabajar con amplia gama de rango de contrastes. Los sensores estándar tienen un color de luz a emitir: ROJO, VERDE o AZUL. Según la gama de colores empleada en los productos, se seleccionará uno de los 3 para lograr alto contraste. Últimamente los departamentos de marketing requieren el uso de gran variedad de colores en este tipo de etiquetas, y los sensores tradicionales tienen dificultad para ciertos contrastes. Por eso, los sensores de color de fibra óptica permiten emitir los 3 colores de luz, y cuando se cambia de producto, se cambiar al color de luz más apropiado para el máximo contraste. OMRON E3X - DAC 13

14 ENVASADO CODIFICACIÓN Y MARCADO CODIFICADO SOBRE LA ETIQUETA Sincronismo con la etiqueta Sensores de Marcas Generalmente la precisión del marcado requiere un sincronismo muy preciso con el borde de la etiqueta. Para eso, utilizando sensores de marcas se obtiene una detección basado en el contraste entre la etiqueta y el fondo. ENVASADO TAPADORA CANAL DE INGRESO Verificación de CANAL DE INGRESO LLENO Fibra óptica o inductivo La máquina tapadora debe verificar que tiene tapas en el canal de ingreso. Puede requerirse el conteo de cada una de las tapas, a lo que supervisará una fibra óptica de tipo difuso, o detectar en un punto más alejado de la máquina el que el canal esté lleno, para lo que se utilizará un sensor inductivo no blindado. 14

15 ENVASADO TAPADORA CANAL DE SALIDA Verificación de que la tapa quedó colocada correctamente Convergente Para confirmar que cada botella esté tapada completamente antes de ser empacada. ETIQUETADO ETIQUETADORA ETIQUETADORA DE TAPAS Sincronismo Fotoeléctricos La etiquetadora de tapas puede requerir un sincronismo simple con un Fotorreflectivo polarizado o una fibra óptica tipo barrera. 15

16 ENVASADO ENCAJONADORA Detección de cartón Retroreflectivo o difusos Formadora de caja Formación de la caja alrededor del producto En este tipo de encajonadora, la caja se va armando alrededor del producto. Como hay múltiples pasos sucesivos en el armado de la caja, el control necesita detectar posiciones del producto, de la caja de cartón y de las piezas móviles de la máquina. Para el producto y la caja de cartón se utilizan sensores de tipo reflectivo o difusos si no hay mayor precisión. Para los movimientos de la máquina se utilizan en general sensores inductivos. Sistema de carga lateral Ingreso del producto dentro de la caja En este tipo de encajonadora, la caja hecha esta formada y el producto ingresa lateralmente. Se utilizan aquí sensores que detectan el producto y la caja y como el caso anterior pueden ser de tipo reflectivo o difusos si no hay mayores requerimientos de precisión. Empacado vertical Ingreso del producto dentro de la caja En este tipo de encajonadora, la caja hecha esta formada y el producto ingresa verticalmente. Se utilizan aquí sensores que detectan el producto y la caja y como el caso anterior pueden ser de tipo reflectivo o difusos si no hay mayores requerimientos de precisión. 16

17 TRANSPORTE ENVOLVEDORA DE CAJAS TERMOCONTRAÍBLE 2 Rodillos y barra de sellado Detección de film colocado Retroreflectivo Dos rollos de película plana se montan en la máquina, uno arriba y otro abajo. Los extremos se sueldan entre sí para formar una cortina. A medida que el paquete pasa a través de la cortina, las barras de soldadura se acercan al paquete y forman una manga. La barra de sellado/corte separan la manga y rearman la cortina para el siguiente paquete. Solapado del fondo (Bottom overlap) Se monta en la máquina un solo rollo de película, y se corta la longitud apropiada de film que se necesita para envolver el paquete. A medida que el paquete toca la parte delantera de la película cortada, una barra volante levanta la parte final del film y lo lleva a la parte superior, metiendo el borde de salida por debajo del paquete. El paquete envuelto a continuación, pasa a un túnel de calefacción para contraerlo. Formado Horizontal Un solo rollo de película contraíble se monta en la máquina y la película pasa por un formador. Durante el proceso de embalaje del producto se alimenta a través del formador. La parte delantera del paquete tira de la película a medida que va pasando, creando así un tubo. La parte delantera y trasera del tubo se sellan y el producto envuelto a continuación pasa al túnel de calefacción para contraer el film. El film utilizado en envasado absorbe muy poca luz de un sensor. Para la detección de presencia de film se utilizan sensores reflectivos para material transparente, que tienen calibrado el rango de ajuste para estas pequeñas variaciones de luz. 17

18 TRANSPORTE CLASIFICADOR Clasificar Sensores de color por fibra óptica Puede clasificarse por sensor de color (los amplificadores permiten hasta 4 colores) o por tamaño, usando fibras. Si la clasificación es más compleja, o varía mucho el rango de productos, hay que utilizar sensores inteligentes, como visión artificial. TRANSPORTE CINTAS Y BANDAS DETECCIÓN LATERAL Detección y conteo Difusos si hay buen contraste. También sensores BGS o FGS. En cintas y bandas de transporte, la forma más simple de detección es el sensor difuso. Su uso en la industria es muy popular, por la simplicidad de montaje y conexionado. Hay que tener en cuenta que hay aplicaciones en las que estos sensores dan una detección errónea: Materiales con superficie irregular, con ángulos pronunciados o de color oscuro sobre un fondo claro o reflectante. En esos casos, se deben usar sensores con Supresión de Fondo, que permiten una discriminación del orden del 2% de la altura de sensado. Ej. Colocando el sensor a una distancia de 100 mm respecto del producto, puede discriminarse una variación de distancia al producto de 2 mm. 18

19 TRANSPORTE SISTEMAS TRANSPORTADORES DE CAJAS DETECCIÓN LATERAL Detección y conteo Fotoeléctricos Pueden ser difusos, ya que el contraste con el fondo es bueno. Si las cajas son oscuras y hay fondo claro, deben usarse tipo BGS. A medida que pasan los cartones en el transporte el sensor detecta la presencia o ausencia de un cartón, sin importar el color ni el formato. TRANSPORTE Inspección de contenido SISTEMAS TRANSPORTADORES DE CAJAS DETECCIÓN LATERAL Capacitivos con Sensibilidad Ajustable Puede inspeccionarse el contenido de una caja ajustando la ganancia del sensor 19

20 TRANSPORTE Detección y conteo SISTEMAS TRANSPORTADORES DE BOTELLAS Y FRASCOS Fotorreflectivo polarizado Es difícil ver las variaciones de luz en las botellas transparentes. Se usan sensores reflectivos dedicados que tienen calibrada la ganancia para detectar estas pequeñas variaciones de luz. TRANSPORTE Detección y conteo SISTEMAS TRANSPORTADORES DE ENVASES PET Fotorreflectivo para PET Los reflejos de la luz que atraviesa una botella PET son complejos, debido a que el cuerpo de la botella necesita pliegues para darle consistencia. Se utilizan sensores especiales que tienen una óptica diseñada para detección confiable. 20

21 TRANSPORTE Detección y conteo SISTEMAS TRANSPORTADORES POR AIRE Fotorreflectivo para PET Los transportes por aire se utilizan en las plantas embotelladoras con material PET. La botella llega como una preforma a la planta, se sopla en el extremo de la línea, se sostiene por el cuello de la botella recién formada, y se va soplando aire para transportar la hasta la llenadora. Este es un transporte sencillo y seguro para las botellas, que por ser muy livianas se aplastarían unas contra las otras en un transporte estándar. La detección es similar a un transporte de envases PET, y se utilizan sensores reflectivos para material PET. TRANSPORTE Detección y conteo SISTEMAS TRANSPORTADORES DE LATAS Inductivo de gran alcance, o de acero inoxidable. También pueden usarse retrorreflectivos polarizados. Siempre hay variación de la posición de la lata respecto del sensor. Debe ser de gran alcance. No hay precisión. Se usan de acero inoxidables para ambientes húmedos o lavados. 21

22 TRANSPORTE CINTAS Y BANDAS Detección de atascamiento Fotorreflectivo Cuando los envases de varias formas y las cajas se mueven a lo largo del transporte, es imperativo que se continúen moviendo de manera que no se creen retardos o daños debido a atascamientos. TRANSPORTE ACUMULADOR (BUFFER) Detección de limite de acumulación Inductivos de largo alcance En los sistemas de transporte se utilizan bandas de acumulación (buffers) para absorber las variaciones de velocidad en distintos puntos de la línea. Generalmente una de las bandas en las que se apoya el producto tiene un sistema con resortes que le permitan irse desplazando lateralmente. Para detectar que se alcanzó el límite de acumulación se coloca un sensor inductivo del largo alcance (de tipo rectangular) para indicar el sistema de control que el acumulado está lleno. 22

23 TRANSPORTE Y PRODUCCIÓN TODAS MEDICIÓN DE VELOCIDAD Medición de pulsos sobre engranaje Sensores inductivos o encoders Cuantos más pulsos, más preciso, pero más velocidad de respuesta se requerirá. TRANSPORTE TRANSPORTE DE PALLETS Detección a larga distancia Fotoeléctrico Barrera o Retroreflectivo de largo alcance En esta aplicación no se requiere precisión pero si grandes distancias para no interferir con las operaciones. 23