Optimización de máquina empacadora vertical

Optimización del proceso de envasado integrando sensores inteligentes

Situación

En la industria de alimentos, las máquinas empacadoras verticales trabajan de forma continua para envasar productos como arroz, azúcar y legumbres. De este modo, cada bolsa se forma, llena y sella en cuestión de segundos, mientras que la línea de producción mantiene un ritmo constante y preciso. Durante todo el proceso, la máquina ajusta automáticamente la cantidad de producto, verifica que el paquete esté bien posicionado y además controla en todo momento la temperatura del sellado, lo que garantiza la calidad del empaque.

Sin embargo, existen máquinas que carecen de ciertos sensores necesarios para un rendimiento eficiente. Como resultado, se dificulta la reducción de tiempos de inactividad y la automatización del proceso. Por lo tanto, el objetivo es identificar y, en consecuencia, presentar los sensores más recomendados para este tipo de máquinas.

Desarrollo

Para optimizar el rendimiento de las máquinas empacadoras verticales en una línea de producción de alimentos, se implementa una solución basada en sensores inteligentes de la marca SICK, la cual está orientada a mejorar la precisión, la seguridad y la continuidad operativa. En particular, los sensores ultrasónicos UM18 monitorean en tiempo real el nivel de producto en la tolva y el diámetro de la bobina de film, lo que permite anticipar recargas y, por ende, evitar paradas inesperadas. Al mismo tiempo, el sensor array AS30 regula con alta precisión el borde del film, de modo que se asegura una formación constante y correcta de las bolsas.

Durante el proceso de empaque, el sensor de contraste KTM detecta de forma fiable las marcas impresas en el film, lo que sincroniza el corte, el llenado y el sellado. Este sensor trabaja en conjunto con un encoder incremental de rueda DBV50, que determina la velocidad de desenrollamiento del film y ajusta dinámicamente su avance. Además, se instala un sensor inductivo IME para detectar roturas en la banda calefactora, lo que permite detener la máquina y prevenir defectos en el sellado.

En cuanto a la seguridad, el sistema cuenta con sensores RE2 que supervisan la apertura de puertas, un mando de parada de emergencia ES21 y además un controlador de seguridad Flexi Compact, los cuales garantizan la protección del operador durante el funcionamiento. Por otro lado, un encoder incremental adicional monitorea la velocidad de la banda transportadora de salida, lo que permite una sincronización precisa con el resto de la línea. Gracias a esta configuración, la solución integral mejora significativamente la eficiencia del proceso, reduce los tiempos de inactividad y, al mismo tiempo, refuerza los estándares de calidad y seguridad en la planta.

La aplicación se basa en la integración de sensores SICK en una máquina empacadora vertical para lograr un control preciso y una operación más eficiente. Los sensores encargados de monitorear el nivel de la tolva y el diámetro de la bobina de film (UM18), la alineación del film (AS30), la detección de marcas de corte (KTM), las roturas en la banda calefactora (IME), así como la velocidad tanto del desenrollamiento del film (DBV50) como de la banda transportadora de salida (DFS60), se conectan directamente al PLC de la máquina. De esta manera, se garantiza una comunicación eficiente entre los componentes del sistema, lo que permite una supervisión precisa y una respuesta inmediata ante cualquier variación en el proceso.

Paralelamente, los sensores de seguridad para puertas (RE2) y el pulsador de parada de emergencia (ES21) se enlazan al controlador de seguridad Flexi Compact, asegurando la protección del operador y el cumplimiento de las normativas industriales.

Características

• Tecnologías Implementadas: Tecnología Array, Medición longitudinal, Seguridad Funcional, Detección de tacas,
  Medición ultrasónica
• Equipos Utilizados:

Unidades	Referencia	Descripción
2 Uds.	Ref. UM18-218126111 – 6048404	Sensor ultrasónico para medición de nivel de tolva y de bobina de film.
2 Uds.	Ref. YF2A15-100UB5XLEAX – 2095619	Cables de conexión de sensores ultrasónicos a tablero de control.
1 ud.	Ref. AS30-EBM314I220C00 – 1121191	Sensor array para medición de alineación del film.
1 ud.	Ref. YG2A15-100VB5XLEAX – 2096217	Cable de conexión de sensor AS30 a tablero de control.
1 ud.	Ref. DBV50E-22EMA2500 – 1084352	Encoder de rueda para medición de velocidad y longitud de film.
1 ud.	Ref. KTM-WP11172P – 1082138	Sensor de contraste.
1 ud.	Ref. YF2A14-100VB3XLEAX – 2096236	Cable de conexión entre sensor KTM y tablero de control.
1 ud.	Ref. IME12-04BPSZC0S – 1040764	Sensor inductivo para detectar roturas en la banda calefactora.
1 ud.	Ref. YG2A14-050UB3XLEAX – 2095767	Cable de conexión entre sensor IME y tablero de control.
1 ud.	Ref. DFS60E-BECK01000 – 1037450	Encoder Incremental para medición de velocidad de banda transportadora de salida.
1 ud.	Ref. FLX3-CPUC100 – 1085349	Controlador de seguridad.
1 ud.	Ref. Cable USB – 6036106	Cable USB para configuración de controlador de seguridad.
1 ud.	Ref. S21-SB13J1 – 6045315.	Mando de parada segura.
2 Uds.	Ref. RE23-SA03 – 1061725.	Interruptor de seguridad para supervisión de apertura de puerta.

Resultados

Con la implementación de los sensores SICK en la máquina empacadora vertical, se logra un control más preciso y confiable en cada etapa del proceso de envasado. El monitoreo continuo del nivel de producto, la alineación exacta del film, la detección oportuna de marcas de corte y fallas térmicas, así como el control de velocidad del desenrollado y la salida del producto, permiten una operación más fluida, reduciendo al mínimo los errores y las interrupciones. Todo el sistema opera de manera sincronizada a través del PLC, optimizando la eficiencia y reduciendo tiempos de parada no programados.

Además, la incorporación de sensorses de seguridad garantiza una operación segura para los operarios, cumpliendo con los estándares industriales de seguridad funcional. Con esta solución, se cumple satisfactoriamente el objetivo de modernizar y automatizar la máquina empacadora, mejorando tanto el rendimiento como la seguridad en la línea de producción.