Reducción de costes energéticos en envasado: Válvulas neumáticas y sensores inteligentes para sostenibilidad

Escrito por especialistas de Emerson.

Se estima que más de un tercio de emisiones de gases de efecto invernadero provienen de sistemas alimentarios, con procesos de envasado responsables de alrededor del 5,4%. Para reducir y eliminar emisiones, empresas de bienes de consumo envasados (CPG) establecen objetivos de descarbonización. A medida que actúan hacia neutralidad de carbono, buscan formas fiables de reducir uso energético en instalaciones.

Una forma en que muchas empresas reducen consumo energético de forma fiable es integrando nuevas tecnologías de válvulas neumáticas eficientes. Las válvulas de control neumáticas son críticas para amplia gama de sistemas de envasado por su rendimiento rentable y fiable. Su prevalencia y las nuevas capacidades inteligentes que fabricantes han desarrollado presentan gran oportunidad para CPGs de ahorrar energía y obtener mayor valor de sus sistemas neumáticos.

Optimizando uso energético usando sensores de caudal

En general, CPGs tienen muchas máquinas, usualmente de diferentes fabricantes, que comparten línea principal de suministro de aire comprimido. El aire comprimido que instalaciones de envasado usan para operar equipos y alimentar procesos requiere considerable energía para producir. Desafortunadamente, no todo se usa eficientemente; algo puede desperdiciarse por fugas. Las fugas son difíciles de detectar y a menudo pasan desapercibidas hasta que resultan en grandes pérdidas energéticas y downtime costoso.

La monitorización de sistemas neumáticos es una forma de detectar fugas y controlar uso energético. La mayoría de máquinas no tienen tecnología de monitorización integrada. Sin embargo, pueden adaptarse con sensores neumáticos inteligentes. Sensores de caudal, como el Sensor Serie AF2 AVENTICS™ de Emerson, permiten identificar y abordar fugas temprano —incluso antes de que ocurran— para optimizar uso energético.

Midiendo consumo de aire comprimido en tiempo real, los sensores ofrecen imagen clara de rendimiento neumático y consumo energético. Usando esta información, empresas entienden mejor su uso energético y toman acción significativa para controlarlo eficazmente.

Mucho más que un medidor de caudal, el AF2 mide ocho parámetros: presión, temperatura, caudal másico, caudal volumétrico, velocidad de flujo, masa total, volumen total y energía. Su gran pantalla OLED configurable presenta datos operativos claramente, facilitando lectura. Operadores pueden configurar visualizaciones: gráficos de flujo, curvas de proceso y valores acumulados. El sensor almacena hasta 7 días de memoria para historial básico de máquina.

El AF2 proporciona datos a nivel de máquina y señala qué máquina en la línea puede tener fuga. Usando datos, operadores ganan insight sobre flujo de aire y correlacionan con ciclos de máquina. Entendiendo mejor el ciclo y su perfil de aire, operador puede comparar datos en tiempo real con datos base: perfil de flujo estándar o datos de la mejor máquina. Si hay desviación, identifican el problema y actúan rápido, como reemplazar componente causando fuga.

Comparar perfil de ciclo y consumo de aire da información valiosa sobre salud de máquina, fugas posibles y consumo energético que operadores no tendrían otherwise. Ayuda a tomar decisiones confiadas y acciones que controlan mejor uso energético de línea de envasado.

De hecho, la capacidad de captura de datos y enfoque sistemático del AF2 permite monitorizar consumo de aire en sistemas neumáticos según DIN ISO 50001 para gestión energética. Este estándar ayuda a organizaciones a establecer, implementar, mantener y mejorar sistemas de gestión energética.

Usando solo el AF2, CPGs mantienen datos en su propia red TI o extraen a nube vía pasarelas. Con pasarela y software especializado, operadores acceden a dashboards avanzados, almacenan histórico, crean umbrales que disparan alertas, análisis de fugas, correlacionan datos con otros sensores, contabilidad de sitio y más.

La simplicidad del AF2 y su amplitud de información dan a CPGs punto de entrada fundacional a sus viajes de transformación digital y forma valiosa de ahorrar energía fiablemente.

Los datos de sensores pueden presentarse a operadores vía insights y visualización en dispositivos inteligentes personales, facilitando acceso, interpretación y uso para toma de decisiones. (imagen cortesía de Emerson)

Reduciendo desperdicio usando válvulas proporcionales

Se estima que casi 1 millón de botellas plásticas se venden cada minuto. La mayoría son PET. Para satisfacer demanda global, unos 3.500 sistemas de soplado-estirado (SBM) se fabrican y despliegan anualmente.

Los últimos sistemas incorporan proceso SMB con envasado en flujo de producción continuo. Sistemas combinados reducen huella física y de carbono eliminando necesidad de enviar botellas de producción a llenado. Las tecnologías de válvulas neumáticas que alimentan funciones clave SBM ahorran energía significativa.

Tres tecnologías neumáticas que marcan mayor diferencia en consumo energético: válvulas de control proporcional, sistemas de preparación de aire y bloques de soplado. Los sistemas de preparación mejoran eficiencia y dan mayor control de aire de baja y alta presión que usan actuadores de preforma y expansión de botella. Las funciones de pre-soplado, soplado, reciclaje y escape de bloques compactos de alto rendimiento controlan mejor crecimiento de volumen. Válvulas proporcionales avanzadas revolucionan expansión de pre-soplado mejorando significativamente eficiencia energética.

Emerson ofrece solución de válvula proporcional diseñada para reemplazar flujo de alta presión encendido/apagado en paso de expansión de pre-soplado en producción PET. La solución innovadora combina válvula proporcional especialmente diseñada, electrónica de control y software. La válvula afina expansión de cada botella en molde modulando flujo en lugar de proporcionar flujo uniforme como hace el encendido/apagado. El sistema almacena puntos de consigna de secuencia de soplado en la válvula o responde a direcciones del PLC del SBM para crecimiento deliberado, permitiendo refinar precisamente cómo botellas calentadas expanden en molde.

La capacidad de afinar formación de pared y forma permite crear botellas más finas y ligeras, reduciendo material por botella. También ahorra energía reduciendo presión de soplado requerida sin sacrificar calidad y temperatura de horno de pre-soplado.

Además de modular precisamente crecimiento de botella, esta tecnología avanzada tiene capacidades adicionales que mejoran eficiencia y sostenibilidad del proceso de soplado PET. El sistema proporciona retroalimentación indicando calidad de cada soplado. Estos datos críticos ayudan a fabricantes a perfeccionar proceso de formación, mejorando calidad y consistencia y reduciendo desperdicio. También proporciona datos de monitorización de condición para mantenimiento preventivo, mejorando eficiencia y reduciendo downtime.

Además de beneficios de ahorro energético, el sistema permite mayor rendimiento al producir formas complejas más atractivas para consumidores. Y como el proceso actualiza fácilmente vía software/fórmula PLC, cada estación de soplado puede refinarse para mayor mejora sin parar producción.

Mejor control, mayores ahorros

Nuevas tecnologías inteligentes de válvulas neumáticas dan a CPGs formas fiables de reducir uso energético. La integración de sensores inteligentes en líneas de envasado y válvulas proporcionales en producción PET da capacidad de controlar procesos y refinar resultados. Descarbonizar líneas de envasado fiablemente no sucederá sin intención — requerirá el alto nivel de control, precisión y deliberación que estas tecnologías proporcionan.

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