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FACULTAD DE INGENIERIA ESCULA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL Y COMERCIO EXTERIOR “LLENADORAS PARA BOTELLAS” Autor:

Esmid Henrry Carhuachin Valderrama

Docente:

Palmer Luis Dionicio Torres

Materia: Ciclo:

Automatización de Procesos Académico: VI ciclo

TRUJILLO-PERÚ 2014

INDICE INTRODUCCIÓN..............................................................................................3 CAPITULO I “LLENADORA PARA BOTELLAS” 1.1 DEFINICION...............................................................................................5 1.2 COMPARACION DE TECNOLOGIAS EN LOS SISTEMAS DE LLENADO........5

“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMÁTICO”

1.3 MODOS DE LLENADO..............................................................................6 1.4 SISTEMA DE CONTROL DE LLENADO...................................................6 A) CONTROL PONDERAL.......................................................................6 B) CONTROL VOLUMETRICO................................................................7 1.5 EL VALOR DE LAS LLENADORAS PARA EL MARKETING.....................8 CAPITULO ll “TIPOS DE LLENADORAS” 2.1 LLENADORA ROTATIVA..........................................................................10 2.2 LLENADORA DE PISTONES...................................................................10 2.3 LLENADORA VOLUMETRICA.................................................................10 2.4 LLENADORA LINEAL...............................................................................11 2.5 EQUIPOS DE LLENADO .........................................................................11 2.5.1 EQUIPO DE LLENADO DE AGUA EMBOTELLADA...................12 2.5.2 EQUIPO DE LLENADO DE ALTA VISCOSIDAD..........................13 2.5.3 EQUIPO DE LLENADO DE CERVEZA........................................13 2.5.4 EQUIPO DE LLENADO DE CONDIMENTO.................................14 CONCLUSIONES...........................................................................................15 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y CIBERGRAFICAS.............................16

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“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMÁTICO”

INTRODUCCIÓN La monografía que a continuación se presenta trata de dar a conocer información sobre llenadoras de botellas y los tipos de llenadoras aplicados a nivel industrial. Nuestro propósito es proporcionar un panorama del futuro de la producción de las plantas del sector bebidas, creando soluciones a la vanguardia. En este documento exponemos de forma clara la definición, la tecnología utilizada, los modos de llenado y el control debido de una llenadora a nivel industrial y sobre todo los tipos en donde se utiliza cada llenadora. Las empresas del sector bebidas tienen hoy la gran oportunidad de destacar en su ámbito y de incrementar su competitividad apuntando a la eficiencia y la automatización integrada de toda su división productiva, desde los sistemas de llenado hasta la producción del producto terminado.

EL AUTOR

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“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMÁTICO”

CAPITULO I “LLENADORA PARA BOTELLAS”

LLENADORA PARA BOTELLAS

1.1 DEFINICIÓN El proceso de llenado tiene un significado muy amplio en el campo de la industria para esto la información dada por la página web nos da entender que 1El llenado de una botella consiste en la transferencia del líquido desde el tanque que lo contiene hacia la misma.

1 http://www.ocme.com/website/get_download.aspx?ctrb_id=574

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1.2 COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS EN LOS SISTEMAS DE LLENADO Lo que distingue una tecnología de otra es el modo en que se determina el volumen exacto de producto a transvasar – existen diversos sistemas y diversas tecnologías, que podrían clasificarse en 3 grandes categorías: Llenadoras a nivel, Llenadoras volumétricas y Llenadoras ponderales. Consolidados desde hace años en el sector bebidas, los sistemas de llenado a nivel están principalmente vinculados a dispositivos de tipo mecánico. Las máquinas para el sector bebidas utilizan la tecnología de llenado como los sistemas de llenador nivel, además de la volumétrica y ponderal. En estos dos últimos casos, un sensor (balanza con celda de carga o sensor de caudal másico o magnético, dependiendo de la tecnología aplicada) permite el paso del fluido hacia la botella y lo interrumpe en función de los parámetros de producción programados. Existe en la literatura un tipo de Llenadoras volumétricas conocido como “piston-filler”: se trata de máquinas principalmente mecánicas en las que se transfiere un cierto volumen de producto mediante la acción de un pistón.

Fig. Nº1: Comparación de tecnologías 1.3 2MODOS DE LLENADO La existencia de multitud de fluidos distintos a envasar cada uno con características distintas hace difícil encontrar un único sistema de llenado válido, pero existen ciertas generalidades aplicables a la mayoría de fluidos. Se puede llenar un envase de tres modos distintos; introduciendo el instrumento llenador, al que se denomina caña, unos pocos centímetros en el envase y llenar desde arriba, 2 http://deeea.urv.cat/public/PROPOSTES/pub/pdf/1432pub.pdf

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introducir la caña hasta el fondo del envase y llenar desde abajo o introducir la caña hasta el fondo e ir subiéndola a medida que se va llenando el envase. El primer modo tiene el problema que algunos productos al ser lanzados desde cierta altura producen espumas, la cual cosa puede ser perjudicial para el producto ya que puede alterar sus propiedades. Además, al formarse espuma el producto ocupa más volumen del previsto y puede rebosar al finalizar el llenado. En el segundo método, al estar la caña introducida en el envase en toda su longitud, cuando se finaliza el llenado, toda la superficie exterior de la caña tiene producto, con lo que, al salir puede extrae producto de llenado. Otro inconveniente de este sistema es que al estar la caña en contacto con el producto en toda su superficie, si el producto es corrosivo, puede deteriorar la caña con más facilidad. Para evitar la generación de espumas y minimizar el contacto del producto con la caña, se introduce esta hasta el fondo del bidón y se retiene en esta posición hasta que queda sumergida unos 6 cm. En este punto empieza a ascender la caña a la misma velocidad que el producto. Por todo ello se determina como sistema de llenado óptimo aquel que sumerge unos pocos centímetros la caña en el producto y va subiendo a medida que se va llenando con un movimiento ascendiente constante durante el llenado.

1.4 SISTEMAS DE CONTROL DEL LLENADO Para poder diseñar una línea de llenado debemos conocer las posibles opciones de control del llenado. Existen dos sistemas generales; control ponderal y control volumétrico. A) Control ponderal El llenado ponderal controla el estado del envase en función del peso que tiene en cada momento. Para ello se precisa de una báscula electrónica situada debajo del envase a llenar. La báscula está formada por una plataforma de pesaje y un visor. La plataforma es el dispositivo que realiza el pesaje y el visor es la interfaz con el usuario. En el visor se introducen los valores de peso total y valor de afinado, y permite ver el peso en tiempo real del envase. La utilización de una báscula programable da versatilidad a este sistema de control, ya que permite llenar envases de distinta capacidad con la misma infraestructura, simplemente hay que programar los distintos pesos de cada tipo de envase. La precisión de este sistema de control de llenado está directamente ligada a las características de la báscula. Lo más común, es utilizar básculas con divisiones de 100 gr, por lo tanto, la precisión en el peso total es de ± 100 gr. En envases de 200 kg se produce

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un error de 0,05 % y en envases de 20 kg del 0,5 %. El rango de pesaje de la báscula depende de la capacidad de los envases que debe llenar. La zona de pesaje debe estar separada físicamente de cualquier otro elemento de la línea y, durante el llenado, la caña no debe tocar en ningún momento el envase. De lo contrario el valor pesado no es correcto. Los sistemas de llenado ponderal evolucionan de la siguiente forma: se detecta un envase vacío en la zona de llenado, se tara para conocer el peso en vacío y se da la orden de empezar a llenar. Para conseguir mayor precisión en el llenado, los sistemas de control ponderal pueden llenar a gran caudal o a caudal fino. La mayor parte del envase, aproximadamente un 80% se llena a caudal máximo. Cuando el peso del envase llega al valor de afinado predeterminado se da la orden de llenar a caudal fino hasta detectar el peso exacto a conseguir. Este sistema de control de llenado es el más adecuado para envases de media y gran capacidad. Además en la industria la medida de cantidad más utilizada es el peso y no el volumen, en este sentido el control ponderal resulta más preciso. La relación entre volumen y peso depende de la temperatura y de la densidad del fluido a envasar, por lo tanto un mismo volumen en ciertas condiciones puede tener un peso y en condiciones distintas otro, lo que hace que perdamos precisión en el envasado, se deberían incorporar sistemas que calculen el peso real en función de las variables del sistema para no perder precisión. B) Control volumétrico El llenado volumétrico controla el volumen de producto que se va a introducir al envase. Este sistema de control precisa de dosificadores, que son receptáculos que contienen la cantidad de producto que se va a introducir al envase. Cada dosificador dispone de una entrada y una salida de producto controlada cada una por una electroválvula. En el interior del dosificador se sitúa un émbolo que se acciona con un motor y se controla su posición con un encoder. Al subir el émbolo se vacía el dosificador hacia el envase, y al bajar se llena, por aspiración, a través de la entrada de producto. Se programa la altura a la que se debe posicionar el émbolo según la capacidad a llenar. Por lo tanto, se pueden dosificar distintas capacidades con el mismo dosificador, pero hay que tener en cuenta que la capacidad máxima que se puede llenar es la máxima del dosificador. de llenado y se introduce la caña en él. Se abre la electroválvula de entrada de producto y se cierra la de salida, el émbolo del interior del dosificador desciende por la acción de un motor hasta la posición predeterminada según la capacidad deseada. Mientras el émbolo baja va entrando producto en el dosificador por aspiración, cuando el

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émbolo se detiene el dosificador contiene exactamente la cantidad de producto necesaria para llenar el envase. Llegado este punto se cierra la entrada de producto y se abre la salida. El émbolo sube, vaciando el contenido del dosificador al envase a través de la caña. Cuando se ha llenado aproximadamente el 85% del envase disminuye la velocidad de subida del émbolo para acabar de llenar más suavemente y evitar derrames fuera del envase. Una vez lleno se evacúa el envase y entra otro vacío si es preciso, en este caso el émbolo vuelve a bajar y subir para llenar el nuevo envase y repite esta acción, como si fuera un pistón, tantas veces como envases a llenar. Este sistema permite llenar varios envases simultáneamente, pero se precisa de tantas cañas y dosificadores como envases se deseen llenar. El control volumétrico es muy apto cuando se desea llenar varios envases a la vez y el tamaño del envase es de pequeña o mediana capacidad. Para capacidades grandes se precisaría de dosificadores de igual tamaño, con lo que, el motor que mueve el émbolo debe ser entonces de mayor potencia y el espacio necesario aumenta. Según qué capacidad, podría no ser viable. En este caso no es necesario que el sistema de llenado este aislado el resto como ocurre con el llenado ponderal ya que no se usa báscula.

1.5 3EL VALOR DE LAS LLENADORAS PARA EL MARKETING En calidad de núcleo central de las líneas de llenado y confección, las Llenadoras tienen un gran impacto en la capacidad y el potencial productivo y económico de la empresa que las utiliza. Con su rol de vanguardia y de impulsor de la innovación en el sector, los responsables de marketing de las empresas del sector bebidas requieren hoy que la totalidad de las Divisiones de producción sean capaces de responder a exigencias de flexibilidad que permitan garantizar una ventaja competitiva para el sector de distribución en primer lugar, y para los consumidores finales luego. Muchas son las tendencias que pilotan el sector bebidas: algunas derivan de los cambios de comportamiento de los consumidores a la hora de optar por la compra de un producto; otras, de las exigencias de distribución. En ejemplo claro es la reducción del peso de los embalajes (botellas y embalajes secundarios), una realidad ampliamente apreciada por los consumidores y los distribuidores.

3 http://www.ocme.com/website/get_download.aspx?ctrb_id=574

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Por su parte, las empresas del sector bebidas pueden aprovechar la capacidad de las máquinas y de las líneas de última generación para manipular con mayor facilidad todo tipo de envases frágiles e inestables, contribuyendo así a sensibilizar al mercado sobre temas como el ambiente y la protección de los recursos energéticos. No debemos olvidar tampoco que en la forma de un envase reside un elemento de diferenciación primordial: menos límites se imponen a la creatividad de los diseñadores –en particular si dichos límites derivan de los obstáculos técnicos de las líneas de producción–, mayores oportunidades se tendrán desde el punto de vista comercial. Además, el tema de la seguridad, entendida como seguridad alimentaria y como seguridad de los operadores de las plantas, es un argumento siempre candente. También en este aspecto, el marketing de una empresa del sector bebidas puede “revender” el nivel de seguridad de sus instalaciones como un “plus ético” de su modo de trabajar. En pocas palabras: el rol de la tecnología productiva debería entenderse no sólo como plataforma técnica, sino también como vehículo de los beneficios que a través de la cadena del valor llegan al consumidor final. Esto será posible sólo si la tecnología productiva es capaz de garantizar elevados estándares de eficiencia y repetibilidad.

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CAPITULO ll

“TIPOS DE LLENADORAS

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TIPOS DE LLENADORAS 4

2.1LLENADORA ROTATIVA.

Son aquellas en las que la alimentación de los envases, las válvulas de llenado y al operación de envasado se lo realiza en sistema tipo carrusel; para lo cual se utiliza un sistema de estrellas de alimentación y salida

de envases las cuales van

4 . R. Lavayen, “ Diiseño de una llenadora rotativa para embotellado de agua natural sin gas” 2004

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sincronizadas al tanque porta-válvulas de llenado. Estas llenadoras generalmente son automáticas en su operación. La llenadora Rotativa y sus Partes. La llenadora rotativa consta de algunas partes principales las cuales se las puede agrupar en los diferentes sistemas de operación. - Sistema de llenado - Sistema de elevación del tanque - Sistema de transferencia - Sistema de elevadores de botella - Sistema de alimentación - Sistema de transmisión - Sistema estructura 5

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2.2 Llenadoras de Pistones Llenadora para productos densos como mermeladas, concentrados de tomate,

salsas, etc., siempre en recipientes rígidos. 

Sincronización que sitúa los formatos de llenar bajo válvulas de llenado. El producto a dosificar llega a las válvulas a través de pistones situados periféricamente al depósito acumulador de producto, con mecanismo regulador de recorrido para dosificar la cantidad de producto.

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Sistema de rápido montaje y desmontaje de las válvulas pistones para su rápida y fácil limpieza

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Fig. Nº2: Llenadora de pistones 2.3 Llenadoras Volumétricas 

Llenado automático de diversos productos sólidos como legumbres, aceitunas, tomate entero, cubitados y otros.

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Estas máquinas ofrecen la ventaja de la exactitud en el peso de llenado y de gran producción de envases que podemos alcanzar. Fabricamos estas máquinas en distintos modelos con lo que aseguramos un llenado completamente automático en cualquier tipo de envase rígido.



Este tipo de máquina basa su sistema en el llenado de productos por medio de un sistema rotativo a través de sus estrellas de alimentación y salida mediante vasos 5 http://www.ferlo.com/llenadoras/

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telescópicos, completamente ajustables según el formato a trabajar, consiguiendo un llenado completamente homogéneo en la totalidad de los envases.

Fig. Nº3: Llenadora volumétrica 2.4 Llenadoras Lineales 

Este tipo de máquinas basa su funcionamiento en un sistema lineal de llenado, mediante el cual, los envases vacíos entran por medio de un arrastrador y mediante una tolva de alimentación se van llenando por rebose.

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Este tipo de sistema es recomendable para envases de lata y vidrio y el concepto de llenado es completamente diferente del rotativo, pero con unos resultados de velocidad y exactitud en el llenado igual de bueno que en las rotativas.

Fig. Nº4: Llenadora lineal 2.56 Equipos de Llenado

6 http://www.tech-long.com/upload/file/20121115/2012111215.pdf

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Actualmente, el llenado de botellas de Tech-Long cubre todos tipos de maneras de llenado, incluyendo llenado de agua, llenado de CSD, llenado en caliente, llenado de CSD y agua, llenado de alta viscosidad, llenado de condimento, llenado aséptico, llenado de cerveza, etc. Se puede utilizar para llenar de los productos, tales como agua pura, agua mineral, jugos, bebidas de té, bebidas funcionales, bebidas lácteas, bebidas gaseosas, cervezas, shampoo, etc., así como llenar botellas de PET y botellas de vidrio. Cuadro Nº1: Equipos de llenado

2.5.1 Equipo de llenado de agua embotellada El equipo de llenado de agua embotellada adopta la tecnología de transmisión que se trata de la manipulación del cuello con pinzas, que realiza los procesos completamente automáticos de lavado, llenado, tapado y otros, así como las tecnologías de Lavado por Separado y no Enjuague sin Botella; sus componentes eléctricos son internacionalmente avanzados, todas las partes de contacto con los productos son de acero inoxidable cualificado. El equipo es resistente al desgaste, y estable, tiene baja tasa de fallas, y otras

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ventajas. Los productos del equipo cuentan con una calidad a nivel avanzado internacionalmente

Fig. Nº5: llenado de agua 2.5.2 Equipo de llenado de alta viscosidad El equipo de llenado de alta viscosidad es un monobloque completamente automático y rotatorio de llenado- tapado volumétrico de alta viscosidad. La máquina completa adopta una estructura rotatoria: transmisión por la manipulación de fondos de botella, llenado volumétrico por medidor de flujo electromagnético, sujeción de tapas por manipulador neumático, tapado de alta torsión (servo-monobloque de tapado-presión), etc.; aplicable a diversas bebidas, productos de alta viscosidad (como productos químicos del hogar) y llenado de otras botellas PET o HDPE que no contienen líquido carbonatado. Como el primer monobloque de llenado-tapado volumétrico de alta viscosidad en China, el monobloque de llenado de alta viscosidad de Tech-Long ha sido exportado con éxito a Los Estados Unidos, Francia, República Checa, Rusia, etc., es muy popular para los clientes locales.

Fig. Nº6: llenado de alta viscosidad

2.5.3Equipo de llenado de cerveza

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El equipo de llenado de cerveza ha adoptado la tecnología más popular en el mundo de “Vacío Secundario e inyección de burbuja de alta presión”, que minimiza el contenido de oxígeno, y mejora significativamente el sabor de la cerveza; con control preciso de la presión y función de detección automática de defectos, garantiza que los productos finales del equipo de llenado de cerveza cuentan con una calidad perfecta en cualquier momento.

Fig. Nº7: llenado de cerveza 2.5.4 Equipo de llenado de condimento El equipo de llenado de condimento adoptando los principios de estructura de monotanque, llenado isobár ico o llenado de presión poco negativa, resolvió efectivamente los problemas en el proceso de los llenados tradicionales de varios cilindros de salsa de soya, tales como espumas, fugas y desviación grande de precisión de nivel de líquido de llenado, y mejoró significativamente la eficiencia de llenado, con hasta 28000 botellas por hora por 80 cabezales de capacidad de producción. El equipo se utiliza principalmente para el llenado de salsa de soya, así como otros productos (incluyendo alcohol no carbonatado, aceite comestible, vinagre endulzado, vinagre destilado, etc. ), con una amplia gama de aplicación, aplicable a botellas de PET, botellas de HDPE, botellas de vidrio.

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Fig. Nº7: llenado de condimento

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CONCLUSIONES  Se logró proporcionar la información correcta de lo que significa; las llenadoras para botellas y los tipos existentes en el ámbito industrial.  Cada llenadora cumple un rol distinto y por lo tanto cada llenadora debe estar destinada a un producto en específico para lograr su eficacia

y

funcionamiento correcto.  Las empresas del sector bebidas tienen hoy la gran oportunidad de destacar en su ámbito y de incrementar su competitividad apuntando a la eficiencia y la automatización integrada de toda su División productiva.  La elección de la máquina ideal de llenado para cada aplicación depende de factores como: tipo de producto a procesar, tipo y material de los envases, volúmenes de la producción y precisión requerida para lograr una mayor eficacia.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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El libro extraído para la información proporcionada es la siguiente:  R. Lavayen, “ Diseño de una llenadora rotativa para embotellado de agua natural sin gas” 2004

REFERENCIAS CIBERGRAFICAS LAS PÁGINAS WEB EXTRAIDAS SON LAS SIGUIENTES:

 http://www.ocme.com/website/get_download.aspx?ctrb_id=574  http://deeea.urv.cat/public/PROPOSTES/pub/pdf/1432pub.pdf  http://www.ferlo.com/llenadoras/  http://www.tech-long.com/upload/file/20121115/2012111215.pdf

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