Tiempo de preparación
Definición
El tiempo de preparación —en inglés, «setup time» o «changeover time»— se refiere, en el ámbito de la producción y la ingeniería de procesos, al intervalo de tiempo que transcurre entre el último producto válido de un lote completado y el primer producto válido del lote siguiente.
Abarca todos los procesos de preparación, cambio de formato y acabado necesarios para preparar una máquina, una instalación o un sistema de trabajo para pasar de un pedido de producción finalizado al siguiente y, en su caso, volver a situarlo en un estado inicial definido.
En el contexto de las mezcladoras, el tiempo de preparación incluye todas las tareas necesarias para que la mezcladora vuelva a estar operativa y cumpla con las especificaciones tras un cambio de producto o de fórmula: vaciado, limpieza, secado, posible cambio de utillaje, parametrización del sistema de control y control de calidad antes del inicio del nuevo lote.
Características del tiempo de preparación
Tiempo sin valor añadido
Durante el tiempo de preparación no se genera ningún valor añadido: la mezcladora no produce productos comercializables, pero sigue generando costes fijos de personal, capital de instalación, superficie y, en su caso, energía. En la gestión del trabajo y del tiempo, el tiempo de preparación se considera parte del tiempo de orden, necesario para la configuración y el reajuste del sistema de trabajo, sin formar parte propiamente dicho del tiempo de ejecución.
Tiempo de preparación interno y externo
A efectos de análisis y optimización, se distingue entre:
- Tiempo de preparación interno: actividades que solo pueden realizarse con la máquina parada, como abrir la mezcladora, limpiar el interior, cambiar herramientas o realizar una inspección manual.
- Tiempo de preparación externo: actividades que pueden prepararse en paralelo a la producción en marcha, como la preparación del siguiente lote de materias primas, el pesaje previo de los componentes, la preparación de productos de limpieza o la configuración de parámetros fuera de la línea en funcionamiento.
El traslado sistemático de los procesos de preparación internos a los externos constituye el núcleo de la metodología SMED (Single Minute Exchange of Die), un enfoque consolidado para reducir significativamente los tiempos de preparación.
Composición del tiempo de preparación en las mezcladoras
Vaciado de los restos del recipiente de mezcla
Descarga completa del lote anterior. Los mezcladores adecuados ofrecen un alto grado de vaciado gracias a la geometría cónica del fondo y a un diseño con pocos espacios muertos, lo que reduce el esfuerzo de limpieza.
Limpieza
Eliminación de residuos de producto para evitar la contaminación cruzada, especialmente en aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y químicas:
- Limpieza en seco: aspiración, soplado o barrido de residuos
- Limpieza en húmedo (WIP/CIP): sistemas automatizados de limpieza o lavado in situ con boquillas pulverizadoras, enjuague y secado posterior
Secado tras la limpieza en húmedo
Garantizar un estado seco y adecuado para el producto antes de introducir nuevas cargas de polvo.
Cambio de herramientas y componentes
Sustitución o adaptación de los órganos de mezcla, juntas o válvulas de salida para optimizar el proceso en función de las propiedades de otros productos.
Configuración de los parámetros del sistema de control
Carga de la nueva fórmula en el sistema de control, ajuste de velocidades, tiempos de mezcla, control de temperatura y, en su caso, otros pasos del proceso como la dispersión o la granulación.
Prueba de funcionamiento y aprobación de calidad
Prueba de funcionamiento para comprobar el funcionamiento y la estanqueidad; en su caso, controles durante el proceso, como la homogeneidad y la humedad, así como la autorización de la instalación para la producción del nuevo lote conforme a las especificaciones.
Dependiendo de las características del producto —por ejemplo, si es pegajoso, higroscópico, tóxico o alergénico—, los procesos de limpieza y control pueden suponer una parte considerablemente mayor del tiempo total de preparación.
Influencia del diseño en el tiempo de preparación
Los mezcladores verticales ofrecen, frente a muchos sistemas de mezcla horizontales, ventajas de diseño que influyen positivamente en el tiempo de preparación:
- alto grado de vaciado gracias a la geometría cónica o en forma de embudo del recipiente
- fácil acceso desde arriba a través de amplias puertas de inspección y limpieza para controles manuales y tareas de limpieza
- superficies de adherencia reducidas gracias a los elementos de mezcla centrales y a las superficies predominantemente verticales, lo que disminuye la adherencia de polvo y la necesidad de limpieza
- compatibilidad con CIP y WIP con el equipamiento adecuado, lo que permite procesos de limpieza automatizados y reproducibles con un mínimo de personal
Un diseño higiénico coherente —superficies pulidas, eliminación de espacios muertos, ausencia de superficies de apoyo horizontales, conceptos adecuados de juntas y bridas— acorta aún más los tiempos de limpieza e inspección y aumenta la facilidad de limpieza, así como la seguridad del producto.
Importancia económica y optimización
Importancia para la productividad y el OEE
El tiempo de cambio de formato es un factor clave para la eficacia global de la instalación. Cada minuto en el que la mezcladora permanece parada debido a los procesos de cambio de formato reduce el tiempo neto de producción disponible, mientras que los costes fijos siguen acumulándose.
Ejemplo: cuatro cambios de producto al día, cada uno con un tiempo de cambio de formato de 60 minutos, suman 240 minutos, es decir, cuatro horas de inactividad diarias. Una reducción a 40 minutos por cambio libera 80 minutos de tiempo de producción adicional al día, sin necesidad de invertir en capacidad adicional de maquinaria.
Ventajas de los tiempos de preparación cortos
- Mayor flexibilidad: producción rentable de lotes pequeños y cambios frecuentes de producto, por ejemplo, en el caso de fórmulas personalizadas para clientes o productos de temporada
- reducción de los costes de fabricación: los tiempos de inactividad más cortos reducen los costes unitarios, ya que los costes fijos de instalaciones y personal se reparten entre una mayor cantidad producida
- mayor capacidad de reacción: la producción puede reaccionar con rapidez ante las exigencias del mercado, los cuellos de botella en el suministro o los cambios en las recetas
- mejora de la higiene y la seguridad del producto: los procesos de preparación y limpieza estandarizados y eficientes minimizan la contaminación cruzada
- Seguridad laboral y ergonomía: las mezcladoras, de fácil acceso y diseño higiénico, con sistemas de cambio rápido y soluciones de limpieza automatizadas, reducen las tareas físicamente exigentes
Medidas típicas de optimización
- Método SMED: análisis sistemático y separación de los procesos de preparación internos y externos, estandarización de los procedimientos, reducción de los movimientos manuales y de los tiempos de desplazamiento
- Sistemas de limpieza automatizados: boquillas de pulverización integradas, ciclos de lavado programados y fases de secado definidas para obtener resultados de limpieza reproducibles
- Gestión de fórmulas y parámetros a través del sistema de control y de los sistemas de producción de nivel superior: gestión centralizada y carga rápida de fórmulas de producción, ajuste automático de los parámetros de proceso y documentación de los cambios de lote
- Sistemas de cambio rápido: sistemas de montaje sin herramientas o con un uso mínimo de herramientas para órganos mezcladores, juntas y válvulas de salida
Planificación inteligente de la producción: secuenciación de los pedidos de producción por familias de productos, colores o requisitos de higiene, para realizar limpiezas laboriosas solo cuando sea realmente necesario
Términos relacionados
tiempo de pedido, cambio de lote, CIP y WIP, OEE, SMED, contaminación cruzada, tiempo de inactividad.
A la hora de diseñar y evaluar mezcladoras, además de la mera calidad de la mezcla, siempre debe exigirse una presentación transparente de los tiempos previstos de preparación, vaciado y limpieza. Estos tiempos suelen influir en los costes de explotación a largo plazo, la flexibilidad y la utilización económica global de la instalación con mayor intensidad que el precio de adquisición.