Ahorrar energía alzando las temperaturas de llenado

Jeff Smith trabaja en una empresa de bebidas especializada en la producción de refrescos. Como responsable de sostenibilidad, la dirección de la empresa le encargó analizar posibilidades para ahorrar energía en la producción. Por un lado, la empresa piensa por supuesto en términos comerciales y busca optimizar los costes de producción. Por otro lado, la empresa es consciente de su responsabilidad con el medio ambiente, por lo que se ha fijado el objetivo de analizar la producción en términos de medidas de ahorro. 

Una opción es ahorrar energía durante el funcionamiento, y aquí hay de hecho varias opciones. Pero ¿cuál es también eficiente? En otras palabras: ¿Dónde se puede lograr un resultado tangible en poco tiempo y con el menor esfuerzo posible? Fue precisamente con esta pregunta que Jeff Smith recurrió a Krones. Desde hace varios años, la empresa utiliza una línea PET de Krones para llenar bebidas de cola y refrescos. Y es precisamente el proceso de llenado el que alberga tanto potencial de ahorro para muchas empresas. 

Enfoque en el proceso de llenado 

Jonas Sittenauer, del equipo de ventas de Lifecycle Service, explica por qué es así: “Durante la puesta en marcha, nuestros modelos actuales de llenadoras de refrescos carbonatados son ajustadas a temperaturas de llenado de unos 20 grados Celsius, en los modelos más antiguos, estos valores solían rondar los 16 grados”. Sin embargo, estos valores no reflejan la realidad durante el funcionamiento, prosigue: “Cuando hablo con clientes que han estado operando sus líneas durante algunos años, a menudo resulta que solo llenan a 12 o 14 grados, aunque en realidad podrían hacerlo a mayor temperatura”. Pero ¿por qué no lo hacen? “Puede haber varias razones para esto, pero la más común es que las temperaturas de llenado más frías aseguran una producción más estable, ya que la bebida forma menos espuma”, dice Jonas Sittenauer. Positivo para el rendimiento, pero con potencial de optimización en términos de ahorro de costos y sostenibilidad. 

Y Krones ahora reconoce y aprovecha precisamente este potencial trabajando con sus clientes para determinar si es posible aumentar las temperaturas de llenado sin comprometer el rendimiento. “No es ciencia ficción, solo es cuestión de afinar las máquinas, y esto puede ser bastante complicado cuando llegamos a los límites del rango. Pero, por supuesto, nosotros ayudamos al cliente a encontrar los parámetros perfectos para sus productos”, dice Dr. Valentin Becher, del equipo de desarrollo de Krones. 

Paso 1: Recopilación y análisis de los datos 

Para este propósito ha desarrollado un cuestionario, el cual es llenado por Jeff Smith. Aquí escribe las fórmulas individuales de cada bebida, el volumen de las botellas, las presiones máximas permitidas y expansiones de los envases de PET, las velocidades de producción y otros detalles de la planta, así como las temperaturas a las que el producto está expuesto en el curso posterior de la cadena de valor. A continuación, Dr. Valentin Becher analiza todos estos valores y utiliza un nuevo modelo de proceso detallado de la línea de producción para determinar una presión de llenado máxima posible para cada combinación de bebida/envase, a partir de la cual se obtiene una temperatura de llenado máxima. 

A continuación, todos los valores son transmitidos a Johannes Vogl del equipo de tecnología de llenado. Este comprueba si el proceso de llenado cuenta con reservas de tiempo que pueden ser aprovechadas, ya que el llenado a temperaturas más altas necesita más tiempo. A continuación, calcula el tiempo máximo de tratamiento disponible sin afectar el rendimiento. Esto se debe a que el tiempo de tratamiento está correlacionado con la temperatura: “Nuestros cálculos basados en la combinación de diseño de la llenadora, botellas y bebida suelen arrojar valores de 24 a incluso 30 grados Celsius. Ahora bien, que estos valores puedan ser aplicados directamente en la práctica depende de muchos factores diferentes. Por eso, nos vamos acercando a este rango de temperatura solamente in situ, aumentando lentamente la temperatura. Por supuesto, la prioridad es siempre garantizar que la producción en la línea continúe sin restricciones”, comenta Johannes Vogl, y Dr. Valentin Becher añade: “Al final de nuestros cálculos, tenemos una recomendación individual para cada combinación de bebida/envase para la respectiva temperatura de llenado posible y, por tanto, un paquete personalizado para reducir la necesidad de energía en la línea”. 

Paso 2: Implementación in situ 

A continuación, Krones presenta todos estos cálculos al cliente y juntos estudian los siguientes pasos a seguir. De esta manera, la teoría calculada en el ordenador es llevada a la práctica en la llenadora. “Después de todo, incluso si lo hemos calculado todo, debemos asegurarnos de que funcione in situ”, dice Johannes Vogl. 

Por supuesto, la prioridad es siempre garantizar que la producción en la línea continúe sin restricciones. Johannes Vogldel equipo de la tecnología de llenado

Junto con el equipo del cliente, Krones busca encontrar la temperatura de llenado perfecta para el funcionamiento normal diario, ¡y todo esto sin interrumpir la producción! “Por el análisis sabemos cuáles serían los valores máximos posibles y, gradualmente nos vamos acercando a estos valores por unidades de referencia en almacén (SKU*), es decir, por tipo de bebida y tamaño de botella. Y mientras tanto, la producción continúa normalmente”, dice Johannes Vogl. E incluso si al final deciden juntos ajustar la llenadora a “solo” 20 grados Celsius, ¡estamos hablando de un valor apreciable! “De 12 a 20 – esto es un salto de 8 grados – y, por supuesto, esto se nota desde el primer segundo en términos de necesidad de energía”, enfatiza Jonas Sittenauer. 

* SKU: Stock Keeping Unit 

De 12 a 20 – esto es un salto de 8 grados – y, por supuesto, esto se nota desde el primer segundo en términos de necesidad de energía. Jonas Sittenauerde LCS Sales

Paso 3: Módulos opcionales de software y actualizaciones 

¿Por qué al llegar a los 20 grados Celsius ya no se continúa – aunque en realidad sería posible aumentar la temperatura aún más? “Por supuesto, en todo momento hay que garantizar una producción estable. Sin embargo, sobre todo las líneas de mayor antigüedad requieren más intervenciones manuales, y el personal no siempre tiene los conocimientos necesarios para operar la llenadora de forma segura y con un alto rendimiento en sus límites de ajuste a largo plazo”, comenta Jonas Sittenauer, explicando así la estrategia más bien prudente utilizada en el primer paso durante el ajuste de la temperatura. Pero, por supuesto, es posible obtener mucho más en términos del llenado en caliente, con diferentes actualizaciones que simplifican el trabajo de los operadores. 

Por un lado, existen módulos de software como el Cluster Filling o el Dynamic Filling Pressure Control, los cuales simplifican significativamente un rearranque después de una parada de producción: en lugar de llevar la llenadora inmediatamente a plena potencia, las actualizaciones de este tipo garantizan un aumento de velocidad y un control de presión ajustados automáticamente. De este modo se elimina el riesgo de formación de espuma en el producto – y, por tanto, de pérdidas de rendimiento y calidad – debido a un aumento demasiado rápido de la velocidad de producción, pero sin necesidad de ninguna intervención por parte del personal operador. “Si tenemos en cuenta que por turno se presentan varias paradas de las máquinas, especialmente en las líneas más antiguas, esto facilita mucho el trabajo del personal de la línea y, al mismo tiempo, garantiza una producción más estable y un mayor rendimiento”, dice Jonas Sittenauer. 

Por otro lado, Krones también ofrece actualizaciones adicionales para reducir el mayor consumo de CO₂ debido a las mayores presiones de llenado. La mezcladora posee para ello diferentes posibilidades. Una es el control de presión adaptivo. En esta ocasión, en caso de parada de la producción en la llenadora, la Contiflow solo permanece en producción hasta cuando el tanque alcanza un determinado nivel que haga necesaria la descarga de CO₂. Pero en vez de expulsar el CO₂ hacia afuera, la Contiflow también detiene la producción. Si el nivel en el tanque vuelve a descender, la producción se puede reanudar muy rápidamente. Esto garantiza un suministro continuo de producto a la llenadora en todo momento. Otra opción con gran potencial de ahorro es el uso de nitrógeno o aire comprimido en lugar de CO₂ durante la producción. CO₂ solo es utilizado durante la puesta en marcha de la línea. La experiencia ha demostrado que cambiar el gas del producto no supone una pérdida de calidad, pero aun así esta opción se recomienda principalmente para los productos no sensibles al oxígeno. También existe una opción similar en la llenadora. En este caso, por ejemplo, se puede utilizar aire estéril para mantener la contrapresión en lugar de CO₂ después de la puesta en marcha de la producción, tan pronto como el sistema esté llenado y funcione de forma estable. 

Toda la línea completa bajo control 

El hecho de que Krones mantiene su visión integral de la línea también en el caso del llenado en caliente no solo lo demuestran las actualizaciones para la mezcladora. Otro ejemplo sirve para regiones con temperaturas ambiente y valores de humedad elevados, ya que en este caso es posible reducir además de la diferencia de temperatura en el refrigerador, también la diferencia de temperatura en el calentador. Especialmente en los países más cálidos, el agua de la tubería es más caliente que los 16 o incluso 12 grados Celsius de temperatura con los cuales es operada la llenadora. Esto significa que primero hay que enfriar el agua antes de que pueda ser utilizada para mezclar el producto y para su embotellado en frío, pasos que pueden ser omitidos, en función del ajuste de la temperatura posible de ahora en adelante. 

Y después del llenado en caliente, la diferencia de temperatura que debe ser nivelada es menor. Nos referimos al calentador, que calienta el producto a una temperatura por encima del punto de rocío para evitar que se forme condensación en el envase, garantizando así un resultado óptimo de etiquetado y envasado. 

“Si nos fijamos en todo el proceso de producción, es un auténtico vaivén de la temperatura. Al aumentar la temperatura de llenado, disminuyen también las diferencias de temperatura, y necesitamos menos energía para la producción en general”, dice Jonas Sittenauer y resume. “No solo optimizamos la llenadora, sino toda la línea”. 

No solo optimizamos la llenadora, sino toda la línea. Jonas Sittenauerde LCS Sales

A partir de ahora, un concepto de sostenibilidad optimizado e integral para las líneas será ofrecido y apoyado centralmente por un equipo de la división Line Solutions, tanto para líneas existentes como nuevas. Por lo general, los colegas asesoran a los clientes sobre todos los aspectos de la sostenibilidad en la producción, incluso más allá del tema del llenado en caliente. 

Objetivo alcanzado: ahorro económico y sostenibilidad 

Pero volvamos a Jeff Smith. Junto con Krones, implementó varias optimizaciones en la llenadora y las máquinas adyacentes, cumpliendo así cabalmente con el encargo de sus superiores. La producción es ahora mucho más eficiente desde el punto de vista energético y, al mismo tiempo, logró simplificar el trabajo diario de los operadores de la línea. ¡Una situación en la que todas las partes salieron ganando! 

Por lo tanto, el enfoque del equipo de Krones de implementar un llenado en caliente de refrescos carbonatados en modelos de llenadora más antiguos no solo permite ahorrar costes durante la producción, sino que también demuestra que la producción sostenible es posible no solo con inversiones en equipos nuevos.