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La producción innovadora de envases requiere aire comprimido libre de aceite, de forma eficiente y fiable

Autor: Othmar Hauser, Gardner Denver Schweiz AG, División CompAir, CH-Winterthur

En su emplazamiento de Weinfelden, Suiza, Model AG opera una planta de producción integrada de papel y envases, que en repetidas ocasiones ha sido galardonada por sus innovadoras soluciones de embalajes y displays. La compañía está convirtiendo gradualmente su sistema de generación de aire comprimido para incorporar compresores de tornillo de velocidad regulada libres de aceite y, al hacerlo, considera muy importantes la eficiencia y la fiabilidad del suministro.

Desde papel reciclado hasta cartón ondulado de alta calidad, pasando por embalajes ya ensamblados e impresos con un diseño promocional innovador: en su sede central de Weinfelden, Suiza, Model Group abarca el proceso completo de la cadena de producción de envases. Esto requiere una amplia variedad de máquinas y sistemas.

Excelentes ideas para anuncios y envases innovadores

Cada año, dos máquinas papeleras con un ancho de producción de 250 cm cada una producen 177.000 toneladas de papel en gramajes de 100 a 230 g/m 2 .

En una de las plantas de cartón ondulado más productivas del mundo, con una capacidad de 180 millones de m 2 /a, se procesa papel para obtener cartón ondulado. En la tercera etapa del proceso, la producción de envases, se usa la gama más amplia de procedimientos, como corte, impresión con una gran diversidad de métodos de impresión, plegado, estampado, encolado y paletizado. Gracias a su alto grado de flexibilidad, Model tiene la capacidad de operar en un mercado (de envases) extremadamente dinámico, que se caracteriza por las compras en línea y una variedad cada vez mayor de diseños.


Evian Trolley
El display de Evian desarrollado por Model AG fue galardonado con el premio alemán al envase. Aunque los estantes del display parecen flotar encima de una cancha de tenis de Wimbledon, cada uno tiene capacidad para soportar 10 kg. El diseño del modelo permite colocar 108 botellas de 500 ml.

Necesario (virtualmente) en todos lados: el aire comprimido como fuente de energía y medio de proceso

La pregunta de dónde se usa aire comprimido en estos procesos es fácil de responder, explica Ernst Herzog, Gerente Técnico en Model AG: "Está presente todo el tiempo, en todos lados. No podemos fabricar ningún producto sin aire comprimido". En los sistemas de procesamiento de papel y de cartón ondulado, se instalan distintas válvulas de control que se accionan casi en su totalidad neumáticamente. El aire también se usa en diferentes pasos del proceso, como soplar o alimentar el papel a través de la sección del secador, donde el aire comprimido entra en contacto directo con el papel o el cartón ondulado como medio de procesamiento. Además, los sistemas de cámaras y de procesamiento de imágenes del sistema de control de calidad integrado a la producción se enfrían usando boquillas de vórtice, es decir, con aire comprimido.

En la producción de envases, también se usa una gran variedad de accionadores y componentes neumáticos. Aquí, los dispositivos de agarre, los cilindros y las unidades de manipulación operadas con aire comprimido dominan el sector.

CompAir Compressed Air Operated Handling
En la producción de envases, también se usa una gran variedad de accionadores y componentes neumáticos. Aquí, los dispositivos de agarre, los cilindros y las unidades de manipulación operadas con aire comprimido dominan el sector.

Reemplazo gradual de compresores

Originalmente, el aire comprimido necesario se generaba con cuatro compresores de pistón lubricados con aceite de la gama "Champion" de CompAir. Estas máquinas —dos en cada estación— generan 8,8 o 17,6 m 3 /min. de aire comprimido con carga media o completa respectivamente y ofrecen una eficiencia energética extremadamente alta gracias a un bajo nivel de pérdidas de intervalos, tiempos sin carga mínimos y tecnología sofisticada.

Hay dos motivos por los que el equipo de Model AG quería reemplazar las estaciones de aire comprimido. Ernst Herzog: "Las máquinas a pistón ya estaban cerca del final de su vida útil de servicio. Como la fiabilidad del suministro es sumamente importante para nosotros, era necesario reemplazar estas máquinas a tiempo. Además, gran cantidad de clientes trabaja en la industria alimenticia, cada día más sensible y exigente, en particular cuando se trata de la entrada potencial de cuerpos extraños en los envases. Para nosotros, la solución estaba clara: una conversión gradual a la generación de aire comprimido libre de aceite".

En un plazo de 18 meses, se reemplazaron tres de los cuatro compresores de pistón lubricados con aceite por un compresor de tornillo libre de aceite. Se utilizó un proceso escalonado para poder generar todos los perfiles de consumo, que CompAir había establecido previamente basándose en mediciones, de la manera más eficiente posible: se usó una gran máquina con un impulsor de 300 kW,

que ofrece un máximo de 42 m 3 /min. de aire comprimido a la red de 6,8 bar. Con una potencia de motor de 150 kW y una salida máxima de 23 m 3 /min., los otros dos compresores son considerablemente menores.


En los sistemas de procesamiento de papel y de cartón ondulado, se instalan distintas válvulas de control que se accionan casi en su totalidad neumáticamente. El aire también se usa en diferentes pasos del proceso, como soplar o alimentar el papel a través de la sección del secador, donde el aire comprimido entra en contacto directo con el papel o el cartón ondulado como medio de procesamiento.

Three Oil Free Screw Compressors
Los compresores de pistón se reemplazaron gradualmente con tres compresores de tornillo libres de aceite de velocidad regulable. La imagen muestra: el compresor de tornillo grande con una potencia de 300 kW ofrece un máximo de 42 m3/min. de aire comprimido a la red de 6,8 bar.

Tres compresores de velocidad regulada - un controlador de nivel superior

Los compresores serie D son unidades fiables para cualquier aplicación donde el usuario requiera un suministro eficiente y seguro de aire comprimido de alta calidad y libre de aceite. Los perfiles de los rotores revestidos garantizan un bajo nivel de pérdidas de intervalo, con un sello de laberinto sin contacto y, por tanto sin desgaste, que evita el ingreso de cuerpos extraños a la cámara de compresión. Todas las partes móviles, como los cojinetes de los rodillos y el sistema de enfriamiento, tienen dimensiones generosas que permiten a los compresores ofrecer una larga vida útil de servicio. En la interfaz HMI, hay un moderno controlador de microprocesador con un panel táctil que garantiza la transparencia. Los mensajes de alarma y los datos relacionados con el servicio se envían a sistemas de control de nivel superior a través de una interfaz.

Los tres compresores son de velocidad regulada y, por lo tanto, pueden ajustarse con precisión al volumen de aire comprimido generado conforme al requisito específico. En la práctica, esto ahorra hasta un 40% de energía. Un controlador de nivel superior se asegura de que se use la combinación de compresores más económica para generar el caudal necesario. A pesar de la operación continua de los consumidores principales, es posible que haya grandes fluctuaciones: en la producción y procesamiento de papel, hay pasos del proceso que requieren temporalmente una gran cantidad de aire comprimido.


El paso siguiente: uso del calor residual

Si bien el cuarto compresor de pistón lubricado con aceite aún no se ha reemplazado, (casi) hemos alcanzado el objetivo de la generación de aire comprimido libre de aceite ya que esta máquina se mantiene como sistema de respaldo. No obstante, esta máquina también será reemplazada pronto. Junto con esta inversión, se reacondicionará una de las dos estaciones de aire comprimido para que pueda utilizarse el calor que escapa de los compresores. Ernst Herzog: "Nos hubiese gustado haber podido hacer esto hace tiempo; en la producción de papel, existe una demanda de calor durante todo el año, por ejemplo, para calentar el rociado de agua. No obstante, los consumidores de calor están ubicados bastante lejos de la estación.

Por lo tanto, esperaremos hasta que todos nuestros nuevos sistemas estén instalados y luego evaluaremos la manera de obtener el mayor beneficio en términos energéticos asociados con la recuperación de calor".

El ahorro de energía abarca varias "partes clave"

En combinación con las inversiones en los nuevos compresores, Model AG ha estado trabajando intensamente —con el apoyo de CompAir— para optimizar la red de aire comprimido. Se han aumentado los diámetros de las tuberías de los cables principales y ahora cada máquina incluye una válvula de aislamiento. Ernst Herzog: "Cuando el operador apaga la máquina con el interruptor principal, la válvula se cierra automáticamente. Como consecuencia de esto y de los cables nuevos, pudimos reducir considerablemente las fugas". Además, se aumentó la eficiencia al reducir notablemente la pérdida de presión en la red de aire comprimido.


Microprocessor Controller with Touch
Los cuatro compresores están divididos en dos estaciones que suministran aire a la misma red. Un moderno controlador de microprocesador con un panel táctil garantiza la transparencia para la interfaz HMI.

Además, una gran cantidad de clientes trabaja en la industria de los alimentos, cada día más sensible y exigente, en particular cuando se trata de la entrada potencial de cuerpos extraños en los envases. Para nosotros, la solución estaba clara: una conversión gradual".

Ernst Herzog, Gerente Técnico en Model AG

 

"La disponibilidad es fundamental"

Junto a la eficiencia y la calidad del suministro de aire comprimido, la fiabilidad del suministro es fundamental para Model AG. Ernst Herzog: "La disponibilidad es fundamental para nosotros". Con esto en mente, también elaboramos un plan de mantenimiento. Los técnicos de operaciones y el Departamento de Servicio de CompAir conversan telefónicamente una vez al mes: "Una charla es más eficiente que un informe electrónico o una transferencia de datos ya que pueden hacerse análisis más detallados". Si se requiere una pieza de desgaste, estará disponible sin demora ya que CompAir cuenta con una tienda de repuestos in situ. Además, hay gerentes y personal de mantenimiento entrenado por CompAir en la sala de control de energía.

Integración con la gestión de energía

Para su planta de procesamiento de papel en Weinfelden, Suiza, Model AG ha implementado un sistema certificado de gestión energética conforme a la norma ISO 50001: 2011 y, por lo tanto, tiene la obligación de optimizar continuamente todos los sistemas de producción en términos de consumo de energía. Los gerentes se toman esta tarea muy en serio — incluso durante la fase de planificación y la operación del suministro de aire comprimido. Esto se debe a que la inversión en los nuevos compresores de tornillo libres de aceite se financió a través del programa suizo "Pro EDA" (programa de sistemas de aire comprimido de uso eficiente de la energía).

es-SV