¿Qué criterios ayudan a comparar de forma fiable el coste total de propiedad de distintas tecnologías de mezclado?
Una comparación fiable de los costes totales de explotación, también denominados coste total de propiedad o TCO, debe tener en cuenta todos los costes relevantes a lo largo de todo el ciclo de vida de una planta de mezclado. El precio de compra o el consumo de energía del mezclador por sí solos no son suficientes. Lo decisivo es evaluar las distintas tecnologías en condiciones de proceso comparables y referir los costes a una magnitud de referencia uniforme.
Las magnitudes de referencia adecuadas son, por ejemplo, el coste por tonelada de producto vendible, el coste por lote con una calidad de mezcla definida o el coste por hora de producción. La condición es que todas las tecnologías comparadas cumplan la misma receta, la misma calidad objetivo, unos tamaños de lote comparables y los mismos requisitos de higiene, seguridad y documentación.
Costes de inversión e integración
A los costes de inversión pertenecen no solo el mezclador, sino también el accionamiento, el control, la sensórica, los dispositivos de seguridad y la periferia necesaria. A ello se cuentan la carga, la dosificación, la descarga, la técnica de transporte, la aspiración, los filtros, los sistemas de limpieza, la termorregulación y, en su caso, el vacío o la inertización.
Otros costes surgen por los cimientos, la estática, la infraestructura eléctrica, las tuberías, las adaptaciones del edificio, la ingeniería, el montaje, la puesta en marcha y la recepción. En los sectores regulados se añaden la cualificación, la validación y la documentación. Por ello, una máquina principal más económica puede resultar en conjunto más cara si requiere considerablemente más periferia, espacio, personal o técnica especial.
Energía y consumo de medios
La eficiencia energética debería evaluarse para todo el proceso. Son relevantes no solo el consumo eléctrico del accionamiento de mezclado, sino también el tiempo de mezclado, la energía por lote, la energía por tonelada de producto y el comportamiento en carga parcial del accionamiento.
Los equipos auxiliares pueden tener una proporción considerable del consumo total de energía. A ellos pertenecen los sistemas de calefacción y refrigeración, las bombas de vacío, los condensadores, los filtros, el suministro de aire comprimido, la aspiración y el suministro de gas inerte. En los procesos con conducción de temperatura, de funcionamiento al vacío o inertizados, la necesidad de energía de la periferia puede ser mayor que la del accionamiento de mezclado.
También debería evaluarse el consumo de medios de limpieza, agua, productos de limpieza, gases de proceso, gases de bloqueo, lubricantes y consumibles. Estos costes pueden ser considerables especialmente con cambios de producto frecuentes, exigencias de higiene elevadas o productos tóxicos.
Rendimiento del proceso y productividad
El rendimiento del proceso debería compararse en función del tiempo de lote total y no solo del tiempo de mezclado puro. Al tiempo de lote pertenecen el llenado, la dosificación, el mezclado, la termorregulación, el vaciado, la limpieza, el secado, la toma de muestras y la liberación. Una tecnología de mezclado con un tiempo de mezclado muy corto puede resultar desventajosa desde el punto de vista económico si el vaciado o la limpieza duran mucho.
Los indicadores importantes son el rendimiento, el número de lotes posibles por turno, el volumen de llenado utilizable, el tiempo de mezclado, el tiempo de cambio y el tiempo de instalación disponible de forma productiva. En los procesos continuos deben considerarse además las pérdidas de arranque, los cambios de producto, la limpieza, los tiempos mínimos de funcionamiento y la estabilidad del funcionamiento estacionario.
La calidad de mezcla alcanzable y su reproducibilidad son criterios de comparación centrales. Según la tarea de mezclado, pueden ser relevantes la distribución de la concentración, la distribución de la humedad, la integridad de las partículas, la disolución de aglomerados, la uniformidad de la temperatura o la viscosidad. El coeficiente de variación puede ser un valor adecuado para determinadas recetas, pero no es el único indicador de calidad para toda tarea de mezclado.
Calidad del producto, rendimiento y rechazo
Una tecnología de mezclado no solo debe homogeneizar, sino también conservar las propiedades del producto. Por ello deben evaluarse la destrucción del grano, la abrasión, el aumento de temperatura, la solicitación de cizalla, la tendencia a la segregación y la estabilidad de los componentes sensibles de la receta.
Las pérdidas de producto surgen por cantidades residuales, adherencias, espacios muertos, pérdidas de limpieza y lotes defectuosos. En materias primas de alto valor, la importancia económica del vaciado residual puede ser mayor que una pequeña diferencia en el consumo eléctrico. También el rechazo, el retrabajo, la analítica de laboratorio y los tiempos de liberación deben incluirse en el análisis de TCO.
Limpieza y reequipamiento
La limpieza y el cambio de producto son factores de coste importantes, especialmente en las instalaciones multiproducto. Deben evaluarse el tiempo, el gasto de personal, el consumo de agua, los productos de limpieza, las aguas residuales, la energía para calefacción o secado, así como el esfuerzo de inspección y liberación.
Las construcciones con pocos espacios muertos, unas cámaras de mezclado bien accesibles, un vaciado residual extenso y unos procedimientos de limpieza adecuados pueden reducir notablemente los tiempos de cambio. Según la aplicación, entran en consideración la limpieza en seco, la limpieza en húmedo manual, el WIP, el CIP o sistemas de limpieza automatizados. El rendimiento de limpieza necesario siempre debe medirse en función de los productos concretos y los límites residuales admisibles.
Mantenimiento, conservación y repuestos
Los costes de mantenimiento comprenden las inspecciones planificadas, el mantenimiento preventivo, las reparaciones, los repuestos, los consumibles y los servicios externos. Las piezas de desgaste relevantes son, según el tipo de mezclador, las juntas, los cojinetes, los reductores, las herramientas de mezclado, los revestimientos, los órganos de salida y los sensores.
Además de los costes directos de repuestos, son importantes la duración del mantenimiento, la accesibilidad de los componentes, la disponibilidad de repuestos y la cualificación necesaria del personal. Indicadores como el tiempo medio entre fallos y el tiempo medio de reparación ayudan a comparar la fiabilidad de distintos conceptos. Sin embargo, deberían basarse en datos de funcionamiento y condiciones de uso comparables.
Disponibilidad y costes de parada
La disponibilidad de la instalación suele influir en el TCO con más fuerza que pequeñas diferencias en el precio de compra. Las paradas no planificadas provocan costes de reparación, pérdida de producción, tiempos de espera del personal, retrasos en las entregas, rechazo y, en su caso, penalizaciones contractuales.
Para una comparación fiable deberían evaluarse el coste por hora de parada, las ventanas de mantenimiento planificadas, los requisitos de redundancia y la posición del mezclador dentro de la instalación global. Si el mezclador es un cuello de botella, una alta disponibilidad puede ser especialmente valiosa desde el punto de vista económico.
Personal, cumplimiento normativo y medio ambiente
El gasto de personal comprende el manejo, la carga, la limpieza, el reequipamiento, el mantenimiento, la formación, la toma de muestras, la analítica y la documentación. Un elevado grado de automatización puede reducir el gasto directo de manejo, pero puede requerir un mayor esfuerzo de ingeniería, mantenimiento y cualificación.
Según el sector, surgen otros costes por GMP, ATEX, la normativa de equipos a presión, las exigencias de higiene, la protección contra el polvo, la reducción de emisiones, la seguridad laboral y los requisitos medioambientales. Las partidas relevantes son, por ejemplo, la técnica de filtración, la aspiración, la eliminación de residuos de limpieza, las comprobaciones, las calibraciones, las auditorías y los procesos de cambio documentados.
Vida útil, modernización y valor residual
Una comparación debería incluir la vida útil técnica y económica esperada. Son relevantes la robustez de la construcción, la disponibilidad de repuestos, la posibilidad de modernizar el control y el accionamiento, así como la idoneidad para nuevos productos o requisitos normativos modificados.
Al final de la vida útil surgen costes de desmontaje, descontaminación, limpieza y eliminación. Frente a ellos pueden contraponerse valores residuales por reventa, reutilización, modernización o el valor material de materiales de alta calidad.
Recomendación metodológica
Una comparación de TCO fiable debería referir todos los costes a la misma magnitud de referencia y al mismo periodo de análisis. Un análisis del valor actual es especialmente significativo. Registra la inversión, los costes de explotación, el mantenimiento, las paradas, la modernización y el valor residual, teniendo en cuenta el valor temporal del dinero.
Adicionalmente deberían realizarse análisis de sensibilidad. Muestran cómo repercuten en el resultado los precios de la energía, la utilización, los valores de las materias primas, el esfuerzo de limpieza, los precios de los repuestos, los riesgos de parada y los intervalos de mantenimiento. Esto es especialmente importante cuando se comparan distintos principios de mezclado, procesos por lotes y continuos, o instalaciones con periferias muy distintas.
Por ello, una comparación de TCO robusta no evalúa solo la máquina mezcladora. Considera su efecto en la calidad del producto, el rendimiento, la limpieza, la disponibilidad, el gasto de personal, la estabilidad del proceso y toda la línea de producción.
Así evalúa amixon® la eficiencia energética, el TCO y la amortización de un mezclador industrial
El precio de compra de un mezclador industrial es solo una parte de la evaluación económica. Lo decisivo son los costes y las pérdidas a lo largo de toda la vida útil prevista. A ello pertenecen la inversión y la integración, el consumo de energía y de medios, la pérdida de producto, los tiempos de limpieza y de cambio, el mantenimiento, los repuestos, el gasto de personal, los riesgos de parada, la modernización, así como un posible valor residual.
Por ello, amixon® considera el coste total de propiedad como un proceso global. En el centro se encuentran factores que pueden influenciarse mediante la elección del principio de mezclado, la ejecución constructiva y el dimensionado del proceso. A ellos pertenecen un aporte de energía adaptado al producto, una elevada calidad de mezcla, un vaciado residual extenso, unos tiempos de cambio cortos, una buena limpiabilidad, una larga vida útil y un mantenimiento planificable.
Una comparación fiable solo es posible cuando distintas tecnologías de mezclado se evalúan en las mismas condiciones. A ello pertenecen la misma receta, unos tamaños de lote comparables, la misma homogeneidad objetivo, unos requisitos de seguridad e higiene idénticos, así como un grado de automatización comparable. Las magnitudes de referencia significativas son, por ejemplo, el coste por tonelada de producto vendible, el coste por lote o el coste por hora de funcionamiento productiva.
Consumo de energía y rendimiento del proceso
Los datos generales sobre el consumo de energía por tonelada de producto tienen una validez solo limitada en los mezcladores industriales. La necesidad real de energía depende de la receta, el tamaño de lote, el grado de llenado, el tiempo de mezclado, el estado del producto, la temperatura, la viscosidad y el aporte de energía requerido.
Los mezcladores amixon® trabajan, según el tipo constructivo y la tarea de mezclado, con velocidades periféricas bajas. El funcionamiento a baja velocidad puede reducir la fricción, la solicitación por impacto y las cargas dinámicas. En polvos sensibles o de libre fluidez, una recirculación total a gran escala puede alcanzar la calidad de mezcla exigida con un aporte de energía comparativamente reducido.
El objetivo no es la menor potencia de motor posible, sino alcanzar la calidad de mezcla exigida con el aporte de energía técnicamente razonable más bajo. Muy poca energía puede provocar una homogeneidad insuficiente. Demasiada energía puede solicitar el producto, aumentar la temperatura e incrementar innecesariamente el consumo de energía.
El silo mezclador Gyraton® GM está diseñado para lotes de gran volumen de hasta unos 100 metros cúbicos. El principio de mezclado permite la homogeneización de grandes cantidades de producto con una potencia de accionamiento instalada comparativamente baja. Con ello, la necesidad de energía por lote puede limitarse, especialmente en grandes cantidades de material a granel de libre fluidez. El consumo de energía real siempre se evalúa con el producto concreto, el grado de llenado y el objetivo del proceso.
Los tiempos de mezclado cortos pueden mejorar la necesidad de energía por lote y la productividad. Sin embargo, lo decisivo es el tiempo de lote total. Este comprende no solo el mezclado, sino también la carga, la dosificación, el vaciado, la limpieza, el secado y la liberación de la instalación. Una tecnología de mezclado con un tiempo de mezclado corto solo es rentable si también los pasos de proceso siguientes se desarrollan de forma eficiente.
Pérdida de producto, vaciado y limpieza
En materias primas de alto valor, lotes pequeños o cambios frecuentes de receta, la pérdida de producto y el esfuerzo de limpieza son factores importantes del TCO. Cada cantidad residual que queda no solo provoca una pérdida directa de material. También puede prolongar la limpieza, afectar a los lotes siguientes y aumentar el riesgo de contaminaciones cruzadas.
Las series amixon® AM y KS están diseñadas para un vaciado residual extenso. Las herramientas de descarga ComDisc® apoyan el vaciado del producto residual de la cámara de mezclado. Sin embargo, el grado de vaciado alcanzable siempre depende de las propiedades del producto. La humedad, la forma de las partículas, la cohesión, el peso a granel, la abrasividad y la tendencia a la adherencia influyen notablemente en la cantidad residual.
Las cámaras de mezclado con pocos espacios muertos, unos órganos de salida adaptados al producto y unas superficies en contacto con el producto bien accesibles favorecen una limpieza en seco o en húmedo eficiente. amixon® puede equipar además las plantas de mezclado con boquillas de limpieza programables de chorro dirigido. Estas se orientan de forma específica hacia la cámara de mezclado, la herramienta de mezclado y las zonas de salida. Los programas de limpieza pueden accionar las boquillas en secuencias definidas y favorecer así una humectación reproducible de las superficies relevantes.
La limpieza programable de chorro dirigido puede reducir el agua, el producto de limpieza, el gasto de personal y el tiempo de cambio si está adaptada a la adherencia del producto, la geometría del recipiente y los criterios de liberación exigidos. Tras una limpieza en húmedo, la cámara de mezclado puede secarse con una conducción de aire o de gas inerte adaptada. Un tiempo de secado corto reduce la downtime y aumenta el tiempo de instalación aprovechable de forma productiva.
Mantenimiento, disponibilidad y vida útil
La técnica de mezclado de amixon® está diseñada para construcciones robustas, cargas dinámicas reducidas y una buena accesibilidad. El órgano mezclador está apoyado exclusivamente en la parte superior. Con ello puede eliminarse un paso de eje inferior en contacto con el producto. Esto reduce una zona potencialmente exigente en mantenimiento dentro de la cámara de mezclado.
El funcionamiento a baja velocidad, una construcción de bajo desgaste y la selección específica de materiales en contacto con el producto pueden reducir el esfuerzo de mantenimiento. Determinadas piezas de desgaste pueden suministrarse ya con la primera entrega. La disponibilidad a largo plazo de la documentación de diseño facilita la identificación, la evaluación y, en su caso, la refabricación de componentes individuales.
En caso de modificaciones, modernizaciones, adaptaciones de control o necesidad de repuestos, el diseño, la fabricación y el servicio de amixon® apoyan la utilización a largo plazo de la instalación. Una buena capacidad de modernización puede prolongar la vida útil técnica y económica y reducir la necesidad de inversiones de sustitución.
Datos fiables procedentes del centro de ensayos
Un cálculo fiable de TCO, ROI o amortización debería basarse en datos documentados con el producto original. En el centro de ensayos de amixon® pueden evaluarse en condiciones realistas el tiempo de mezclado, el consumo de energía, la calidad de mezcla, la protección del producto, la capacidad de vaciado, las cantidades residuales, el esfuerzo de limpieza, el tiempo de secado y el tiempo de cambio.
En el centro de ensayos de amixon® en la sede de Paderborn hay disponibles más de 30 instalaciones de prueba de distintos tamaños. Adicionalmente existen centros de ensayos en Japón, India, Tailandia, China, Corea del Sur y los Estados Unidos. Los ensayos pueden realizarse con grados de llenado y tamaños de lote realistas, así como con las condiciones de temperatura y de presión previstas.
Los resultados se documentan y constituyen la base para la selección del tamaño constructivo, la fijación de los parámetros de proceso y la evaluación económica. La transferencia al tamaño constructivo de destino se realiza sobre la base de la respectiva tarea de mezclado y debería asegurarse mediante ensayos adicionales en el caso de procesos críticos.
El TCO como criterio de decisión
amixon® no evalúa la eficiencia energética de forma aislada como el consumo eléctrico del accionamiento de mezclado. Lo decisivo es el efecto de la técnica de mezclado en todo el proceso de producción. A ello pertenecen la energía, el consumo de medios, el tiempo de mezclado, la pérdida de producto, el vaciado residual, la limpieza, el secado, el gasto de personal, el mantenimiento, la disponibilidad de la instalación y la utilización a largo plazo.
Por ello, una planta de mezclado rentable no es necesariamente la que tiene el precio de compra más bajo. Es la instalación que, para el producto concreto, alcanza una calidad de mezcla reproducible, limita las pérdidas de materia prima, acelera los cambios de producto, reduce los costes de parada y permite unos costes de explotación planificables a lo largo de toda su vida útil.