Aire a 40 bar para moldeo por soplado en una nueva planta del grupo de empresas Gropper

La planificación de un nuevo emplazamiento para el grupo de empresas Gropper se centró en la eficiencia energética y la productividad sostenible. Este emplazamiento se utiliza exclusivamente para la fabricación y el envasado de zumo de fruta no concentrado de alta calidad. El aire comprimido a 40 bar para las máquinas de moldeo por soplado de PET se genera mediante un compresor de pistón de alta eficiencia de Gardner Denver, que está óptimamente integrado en los procesos de la nueva planta en Stockach, Alemania.


Detalles de la aplicación

El grupo de empresas Gropper, con sede en Bissingen in Swabia (Alemania), procesó unos 290 millones de kilogramos de leche (50 de ellos eran leche vegetal) en 2015 para crear toda una variedad de productos lácteos. La mayoría de ellos se vendieron bajo la marca de grandes cadenas comerciales en Alemania, y el resto, en otros países europeos. Gropper tiene unos 700 empleados, compra leche a 870 proveedores y facturó aproximadamente 400 millones de euros durante el último ejercicio fiscal.

La empresa vive una expansión permanente y, durante los últimos años, ha empezado a producir batidos y zumos de fruta no concentrados. Ha sido todo un éxito: su producción anual ya ha alcanzado los 80 millones de kilogramos. Para facilitar este crecimiento, Gropper abrió una nueva planta en Stockach en el otoño de 2015. Se centra exclusivamente en la producción de zumos no concentrados, que requieren transporte y almacenamiento refrigerados. Así, se garantiza la preservación de un sabor fresco y natural.

Compresor de pistón sin aceite de tipo WH 29 3N, con motor sin eje de 325 kW
y caudal máximo de 1800 m3/h (a 40 bar)

Aprovechamiento máximo de todas las medidas de ahorro

La nueva planta se construyó desde cero, por lo que el personal pudo llevar a cabo una planificación moderna y aprovechar su extensa experiencia. Berthold Burgmeier, director de tecnología: “Planificamos y optimizamos nuestros sistemas nosotros mismos. La eficiencia, flexibilidad y economía energética son de suma importancia para nosotros.”

Por ello, los costes iniciales y de funcionamiento son muy importantes al considerar la inversión. Este aspecto es particularmente importante en el caso de la generación de aire comprimido cuando la producción de botellas de PET se realiza in situ. Las botellas más pequeñas se soplan con aire comprimido a una presión de 40 bar antes de llenarse de zumo u otra bebida.


Los responsables de la planificación del sistema y de sus equipos periféricos en Gropper pudieron poner en práctica su experiencia: ya se usan cuatro máquinas de moldeo por soplado de PET con líneas de embotellado en Bissingen. Como resultado, Gropper no dudó en utilizar los compresores de pistón y varias etapas como solución más económica para generar la presión necesaria.

Alta efieiencia gracias al motor de transmisión directa sin eje

Si se realiza una comparación directa, una máquina de la serie W de Belliss & Morcom (empresa del grupo Gardner Denver) ofrece la mejor solución. Por tanto, se adquirió un compresor de pistón sin aceite de tipo WH 29 3N, con motor sin eje de 325 kWy caudal máximo de 1800 m3/h (a 40 bar)

Una de las características de los compresores de pistón de la serie W es el diseño de su transmisión, que carece de correa, engranajes y embrague. El motor de transmisión directa sin eje mejora drásticamente la eficiencia, prolonga la vida útil y reduce muy significativamente las necesidades de espacio.

Control a media carga o carga total de serie

Las máquinas de pistón de la serie W son de doble acción: dos ciclos de succión y compresión por cada revolución. También son fáciles de controlar, incluso en su versión básica, porque se pueden accionar a media carga (50% de la plana carga) mediante válvulas de succión de descarga sin reducir la eficiencia. Y al estar óptimamente equilibrados y poder suministrarse sobre soportes antivibración, no necesitan una base especial. La guía de precisión del pistón y su varilla, acorde al principio de cruceta, prolonga significativamente la vida útil del compresor.

Transmisión de alta eficiencia energética controlada por frecuencia mediante PLC

Gropper eligió una versión incluso más eficiente de la serie W, con transmisión controlada por frecuencia. El compresor de pistón tiene un rango de control muy amplio, de 530 a 1800 m3/h (30 a 100 %), lo que permite producir con igual eficiencia cantidades menores de botellas de PET (aunque la planta llena envases de entre 0,9 y 1,35 litros, también puede llenar botellas de 0,33 litros). Al mismo tiempo, las pérdidas en vacío son prácticamente inexistentes, ya que la presión se puede mantener constante en un rango de presión muy estrecho.

El sistema se controla mediante un PLC Siemens S7 programado por Gardner Denver que regula el compresor en función de la demanda (la presión de la red es la variable de referencia). La presión también se puede reducir por debajo de 30 bar para producir botellas de menor tamaño. Así, se garantiza la posibilidad de generar aire comprimido más económico en función de la demanda.

Los expertos en aire comprimido de Gardner Denver se encargaron del diseño del compresor y del controlador. Para ello, colaboraron con Claus Meyer, Ingeniero Eléctrico en Gropper. También desarrollaron la interfaz de usuario, que muestra los estados operativos de la planta, que además incluye un secador y un compresor scroll de Gardner Denver.


El soplado de las botellas más pequeñas se realiza a una presión de hasta 40 bar.
Planta de embotellado de zumos no concentrados de las nuevas instalaciones del grupo Gropper en Stockach

Sistemas llave en mano con refrigeración de alta eficiencia

El agua de refrigeración del compresor Belliss & Morcom procede de un sistema que también fue diseñado por Gardner Denver. Incluye una configuración redundante de dos bombas de alta eficiencia energética de sólo 5,5 kW de potencia (con una fuerza de refrigeración de 300 kW). Un enfriador de alta eficiencia energética montado en la parte superior es responsable de la refrigeración y utiliza ventiladores controlados por velocidad mediante modernos motores EC. Estos se regulan en función de la temperatura de entrada, por lo que ajustan su potencia a la temperatura de salida. Un control automático de modo verano/invierno ajusta la temperatura de entrada a las condiciones climáticas actuales.


Recuperación de calor: integración óptima en el proceso

La integración óptima de los compresores en los procesos controlados por temperatura es esencial para la generación eficiente de aire comprimido. El sistema de Stockach garantiza unas condiciones óptimas para ello, ya que toda la planta se diseñó y construyó desde cero. Berthold Burgmeier: “La compresión de aire genera calor residual que utilizamos para otros procesos.” Así, junto con la máquina de pistón, Gardner Denver suministró un intercambiador de calor. El caudal se puede ajustar mediante una válvula de control para mantener lo más alta posible la temperatura de salida, aproximadamente 50 °C.

El componente principal para la recuperación de calor es un depósito de agua de 10 m3 de capacidad, que se puede utilizar como fuente de agua caliente o como depósito de energía a través del intercambiador de calor. Tanto el circuito de refrigeración como el recuperador de calor se controlan a través del PLC central de la estación de aire comprimido.

Alta disponibilidad

La máquina Belliss & Morcom está conectada a la red general de 7 bar de la planta de Stockach mediante un reductor de presión, lo que también permite alimentar dicha red en caso de emergencia. La red de 40 bar también tiene un diseño redundante: en breve, Gardner Denver instalará un segundo compresor de pistón del mismo tipo junto con la segunda línea de embotellado en la planta de Stockach. Actuará como sistema de respaldo para salvaguardar el suministro de aire comprimido en la producción de botellas de PET y suministrará aire suficiente para futuras expansiones.


Robert Kupka y Dirk Tenbrink, Grandes cuentas de Gardner Denver, y Berthold Burgmeier,
Gropper, junto al nuevo compresor de pistón Belliss & Morcom WH 29 H3N en Stockach