¿Tienen desventajas las plantas de mezclado de polvo que trabajan con mezcladores de contenedor de productos a granel frente a las plantas de mezclado de polvo con tuberías?
Los sistemas de mezcla basados en contenedores pueden reducir los pasos de trasvase y desacoplar en el tiempo la logística de producción. Sin embargo, sus desventajas suelen residir menos en el propio proceso de mezcla que en el esfuerzo que exigen la gestión de recipientes, la limpieza, el transporte y el acoplamiento preciso.
Una desventaja esencial es la elevada necesidad de espacio. Una planta no solo necesita contenedores con cargas de materia prima preparadas y recipientes con el producto ya mezclado, sino también superficie suficiente para contenedores vacíos, limpios y aún por limpiar. En la práctica, los recipientes limpios y sucios deben almacenarse, moverse y documentarse por separado. Además, deben preverse superficies de circulación y de seguridad para carretillas elevadoras, sistemas de transporte sin conductor, personal operario, estaciones de acoplamiento y, en su caso, instalaciones de limpieza. Por ello, la necesidad de espacio real no comprende únicamente la superficie de base de un IBC, sino también las vías de acceso, las superficies de maniobra, los espacios de mantenimiento y los espacios de movimiento necesarios para la técnica de transporte.
Con ello está vinculada una necesidad de capital considerable. Una instalación basada en contenedores solo funciona sin tiempos de espera prolongados cuando hay suficientes IBC disponibles simultáneamente. Mientras se llena un contenedor, otro se encuentra en el proceso de mezcla, otro se vacía, se envasa, se transporta o se limpia. Otros recipientes sirven de reserva reguladora para materias primas y productos terminados. Por ello, el número necesario no resulta únicamente del tamaño de carga y de la capacidad de la mezcladora, sino del tiempo completo requerido por toda la cadena de proceso. Además de la inversión inicial en los contenedores, las soluciones con IBC generan costes adicionales de almacenamiento, mantenimiento, limpieza, identificación y logística.
Además, los recipientes deben fabricarse con gran precisión y de forma uniforme de manera permanente. No son decisivos únicamente el volumen nominal y la forma exterior del recipiente, sino también la posición y las dimensiones de las patas, las superficies de apoyo, las bocas de llenado y descarga, las superficies de estanqueidad, las válvulas y la forma del cono. Incluso pequeñas desviaciones geométricas pueden causar problemas en el acoplamiento automatizado. En la manipulación con FTS (sistema de transporte sin conductor), transportador de rodillos, sistema de elevación o carretilla elevadora, cada IBC debe poder recogerse, transportarse, depositarse, orientarse y conectarse de forma fiable. Esta precisión de repetición resulta exigente tanto desde el punto de vista constructivo como organizativo y constituye un factor de éxito esencial de la instalación en su conjunto.
Otra desventaja, frecuentemente subestimada, es el tiempo de transporte entre las distintas estaciones del proceso. En la planificación de la instalación a menudo se considera en primer lugar el tiempo de mezcla. En la práctica, un contenedor necesita tiempo para su preparación, la recogida mediante carretilla elevadora o FTS, el desplazamiento hasta la estación, posibles tiempos de espera ante la estación, el posicionamiento con precisión milimétrica, el acoplamiento, la apertura y el cierre de las válvulas, el llenado o el vaciado, el desacoplamiento y el transporte posterior. Por ello, el cuello de botella de una instalación basada en contenedores no tiene por qué ser la propia mezcladora, sino la logística de recipientes. En la práctica, las mezcladoras de tipo IBC blender suelen alimentarse con transpaletas o carretillas elevadoras.
El posicionamiento preciso en mezcladoras, estaciones de acoplamiento, básculas, instalaciones de envasado y estaciones de vaciado resulta especialmente crítico en cuanto al tiempo. Un IBC no debe situarse solo aproximadamente en el lugar previsto. Su boca, su superficie de estanqueidad o sus elementos de recogida deben estar exactamente alineados con la estación de proceso correspondiente. Para ello, los sistemas automatizados necesitan superficies de referencia definidas, elementos de guiado, dispositivos de elevación, sensórica y, con frecuencia, un posicionamiento fino adicional. Los FTS pueden llevar los contenedores automáticamente hasta las estaciones de proceso, pero el centrado, la elevación y el acoplamiento seguro siguen siendo pasos de proceso independientes que requieren un tiempo relevante.
También la limpieza suele evaluarse de forma demasiado optimista. Es cierto que un contenedor desmontable puede limpiarse fuera de la estación de mezcla, de modo que esta última vuelve a estar disponible más rápidamente para el siguiente pedido. Sin embargo, al mismo tiempo se genera, para cada IBC, un proceso adicional de limpieza, secado, comprobación y liberación. En caso de cambios de formulación frecuentes deben mantenerse disponibles suficientes recipientes limpios. La capacidad de la instalación de limpieza debe ajustarse a la frecuencia de producción, y los contenedores limpios deben reincorporarse de forma fiable al flujo de materiales. Las estaciones de limpieza de IBC pueden recoger los recipientes manualmente mediante carretilla elevadora o alimentarlos a través de transportadores de rodillos o de cadena.
Una desventaja especialmente crítica afecta a las mezcladoras de contenedores en las que una herramienta de mezcla desciende desde arriba hacia el recipiente, o en las que una estación de mezcla se acopla mediante un movimiento de giro. Para que la herramienta pueda sumergirse y retirarse de nuevo, estos sistemas necesitan una gran superficie abierta del recipiente, o bien grandes bridas de conexión y superficies de estanqueidad. Precisamente al abrir, al introducirse en el lecho de producto y al retirar la herramienta de mezcla, se levantan partículas finas de polvo. En la práctica, este polvo no puede aspirarse o captarse por completo, porque la nube de polvo se expande dentro y por encima de la gran abertura, y la geometría cambia durante el movimiento.
Con ello, el entorno de trabajo puede quedar cargado de forma permanente con restos finos de polvo. En productos que generan polvo, esto no es solo una cuestión de higiene operativa y de esfuerzo de limpieza. Según el producto, también puede afectar a la seguridad del operador, la gestión de alérgenos, la protección frente a olores, el control de la contaminación cruzada y el cumplimiento de los valores límite de exposición. Especialmente en polvos tóxicos, sensibilizantes, de alta potencia o de olor intenso, resulta difícil controlar por completo estas interfaces de transferencia abiertas. Una aspiración local puede reducir notablemente la carga de polvo, pero no sustituye a una conducción del producto completamente cerrada.
A esto se añade que en las grandes bridas de conexión, superficies de estanqueidad, tapas y transiciones constructivas pueden depositarse pequeñas cantidades de polvo. Estos restos no siempre llegan con la misma intensidad a la zona de mezcla activa. Por ello, pueden quedar incompletamente mezclados, liberarse en la siguiente etapa del proceso o provocar contaminación cruzada en un cambio de producto. Cuanto más crítica sea la formulación, más importantes resultan las construcciones con pocos espacios muertos, las superficies de estanqueidad bien accesibles, los procedimientos de acoplamiento reproducibles y una limpieza validable.
En resumen, las mezcladoras de contenedores resultan especialmente atractivas cuando la conducción cerrada del producto, los cambios de producto frecuentes y una logística de producción desacoplada en el tiempo son más importantes que el máximo rendimiento por metro cuadrado. Sus desventajas radican en la necesidad de muchos recipientes fabricados con precisión, en superficies adicionales de almacenamiento y limpieza, en las inversiones en contenedores y técnica de transporte, así como en el esfuerzo de tiempo, con frecuencia subestimado, para el transporte, la espera, el posicionamiento y el acoplamiento. En las mezcladoras de contenedores con herramienta de mezcla que desciende desde arriba se añade además el riesgo de que el polvo no pueda captarse por completo al abrir, introducir y retirar la herramienta, lo que carga el entorno de trabajo. Por ello, un diseño económico y seguro no debería considerar únicamente el tiempo de mezcla y el tamaño de carga, sino evaluar el ciclo completo de los recipientes, los requisitos de polvo y contenimiento, la estrategia de limpieza, así como los tiempos reales de transporte y espera.
Por los motivos mencionados, amixon® recomienda visitar plantas de referencia antes de decidirse por un concepto de mezcla basado en contenedores e incorporar su experiencia práctica a la propia planificación. En este sentido, resultan especialmente valiosos los conocimientos sobre el ciclo real de los recipientes, la necesidad de espacio para contenedores limpios y sin limpiar, las capacidades de limpieza, la duración de las operaciones de transporte y acoplamiento, la precisión necesaria en el posicionamiento, así como el esfuerzo de personal y automatización.
Sobre el papel, las instalaciones de mezcla basadas en contenedores suelen parecer muy eficientes, porque el llenado, el mezclado, el vaciado, la limpieza y el envasado pueden desacoplarse en el tiempo. Sin embargo, en la práctica es toda la cadena de proceso la que determina la capacidad de rendimiento. A ella pertenecen el número de recipientes disponibles, la fiabilidad de la técnica de transporte, los tiempos de espera en las estaciones de mezcla, limpieza y envasado, la calidad de la técnica de acoplamiento, la limpiabilidad de los contenedores y la calidad real de mezcla y descarga con el producto original. Las plantas de referencia muestran qué condiciones organizativas y técnicas deben cumplirse para que las ventajas esperadas también se logren en la operación diaria.
Cuando la logística de polvo ya se basa en contenedores estándar de producto a granel, amixon® prefiere los sistemas de mezcla asistidos por contenedores, en los que los IBC normalizados se emplean como recipientes de reserva y de recogida y el proceso de mezcla propiamente dicho tiene lugar en una mezcladora cónica de la serie AM. En este caso, el contenedor estándar sirve para la carga, el transporte, el almacenamiento intermedio y la recogida del producto terminado, mientras que la mezcladora cónica funciona como una cámara de mezcla estacionaria y controlada con precisión.
Este concepto evita las desventajas de una mezcladora de contenedores clásica, en la que una herramienta de mezcla debe descender desde arriba hacia un recipiente abierto en una gran superficie. En productos que generan polvo, al abrir y al introducir o retirar la herramienta, el polvo puede propagarse al entorno de trabajo. En cambio, en la combinación de IBC estándar y mezcladora cónica, el llenado y el vaciado se realizan a través de puntos de conexión definidos, comparativamente pequeños y técnicamente bien controlables. Con sistemas de acoplamiento y cierre adecuados, estas transferencias pueden configurarse con baja generación de polvo o, con un concepto de contenimiento correspondiente, prácticamente cerradas.
Al mismo tiempo, la mezcladora cónica AM ofrece un efecto de mezcla dirigido y reproducible. También puede emplearse cuando los componentes difieren en tamaño de partícula, densidad aparente, comportamiento de flujo o proporción de dosificación. Las adiciones de líquido, un movimiento de producto controlado y, si es necesario, otras etapas de proceso, generalmente pueden controlarse mejor en una cámara de mezcla estacionaria que en un contenedor transportable. El IBC sigue siendo así un recipiente logístico económico, mientras que la mezcladora puede diseñarse, con independencia de la geometría del contenedor, en función de la calidad de mezcla, la protección del producto, el vaciado y la limpiabilidad.
Una ventaja adicional reside en la disponibilidad de contenedores estándar de producto a granel. Dado que estos están disponibles en el mercado en grandes cantidades, pueden ponerse a disposición en número suficiente como recipientes de materia prima, producto intermedio y producto terminado. Esto permite desacoplar en el tiempo la carga, el mezclado, el vaciado, el envasado y la limpieza, sin necesidad de mantener contenedores de mezcla especiales para cada etapa del proceso. La mezcladora cónica AM puede procesar ya la siguiente carga durante el funcionamiento en curso, mientras un contenedor utilizado previamente se limpia, se lleva al envasado o se prepara para un nuevo pedido.
No obstante, la decisión a favor de una instalación de mezcla basada en contenedores siempre debe tomarse en función de las condiciones de operación reales. Son determinantes el comportamiento del producto, los requisitos de polvo y contenimiento, el tamaño de carga, la diversidad de formulaciones, la frecuencia de cambio, la estrategia de limpieza, la superficie de espacio disponible, las vías de transporte, el número de IBC necesarios, así como el rendimiento de las carretillas elevadoras o los sistemas de transporte sin conductor. Visitar plantas de referencia comparables ayuda a evaluar estos factores de forma realista y a diseñar la instalación de manera que la logística de contenedores no se convierta en el cuello de botella.