El aire comprimido es el "cuarto servicio" de la industria de alimentos y bebidas tras el agua, la electricidad y el gas natural. La fiabilidad de este cuarto servicio depende de una presión de aire predecible, lo cual significa que incluso las fugas pequeñas pueden salir muy caras.
Ofrecemos una descripción de las fugas de aire que se suelen encontrar en la industria de alimentos y bebidas, junto con las prácticas recomendadas y las tecnologías para solucionarlas.
Los fabricantes de alimentos y bebidas tienen consideraciones únicas en lo que respecta a las fugas de aire comprimido ya que la consistencia del producto es fundamental para la reputación de la marca y el cumplimiento de las normativas aplicables, sobre todo porque las plantas y los equipos de producción están sujetos a estrictos controles y normativas para evitar la contaminación.
Varios activos de compresores de aire en las plantas de alimentación y bebidas se conectan con tuberías para suministrar aire comprimido, con el fin de mover los productos, utilizar herramientas neumáticas o bombear líquidos para diversos objetivos en cadenas de producción, envasado y limpieza. Estos son algunos ejemplos:
- Aperitivos y protección con nitrógeno: la descarga con nitrógeno se utiliza para llenar las bolsas y proteger los aperitivos delicados para evitar daños. El oxígeno no se puede utilizar porque reacciona con los productos alimenticios, especialmente los que se fabrican con aceites.
- Alimentación y limpieza: el aire comprimido se purifica y se filtra para garantizar la seguridad alimentaria y mantener el punto de rocío a presión adecuado y necesario para evitar el crecimiento de microbios.
- Pelado de frutas y verduras: como preparación para el envasado, los chorros de aire a presión eliminan eficazmente la piel de frutas y verduras. El aire comprimido a alta presión también se utiliza para cortar alimentos como una alternativa más limpia que los cuchillos o las cuchillas.
- Cerveceras, fermentación y embotellado: el aire comprimido aumenta los niveles de oxígeno para completar el proceso de fermentación bacteriana. Los compresores de aire reducen el oxígeno residual durante el embotellado; a continuación, las botellas se llenan con dióxido de carbono y cerveza con maquinaria neumática. Dado que las fábricas de cerveza funcionan en entornos cálidos, los sistemas son más vulnerables a las fugas.
Las fugas de aire en cualquier punto pueden ralentizar la producción, afectar a la calidad del producto, crear problemas de seguridad o de contaminación, o se pueden dar los cuatro casos; todo esto puede perjudicar el resultado final.
Los costes ocultos de las fugas de aire comprimido
El aire comprimido y los gases se deben suministrar a una determinada presión para alcanzar los objetivos de producción y calidad, aunque muchas instalaciones aceptan las fugas de aire como un coste más del negocio. Estos costes pueden traducirse en grandes pérdidas de energía, sin embargo, también suele haber otras pérdidas ocultas relacionadas con la eficiencia, la calidad y el tiempo de inactividad.
Según la 7ª edición del Manual de Aire y Gas Comprimido publicada por el Instituto de Aire y Gas Comprimido (CAGI), "una sola fuga de unos pocos milímetros en un conducto de aire comprimido puede suponer un gasto para la instalación de entre 2000 y más de 7000 euros al año. La localización y reparación de fugas supondrá un ahorro significativo en función de los requisitos de presión y los costes de energía".
Ventajas de comprobar los sistemas de aire comprimido
- Aumente la eficiencia mediante el mantenimiento periódico: los sistemas de aire comprimido que no se mantienen periódicamente después de la instalación podrían perder entre un 20% y un 30% de aire comprimido solo en fugas.
- Reducir los gastos: la caída de presión se diagnostica a menudo de forma errónea como fallos del equipo, lo que da como resultado una inversión adicional de capital en nuevos compresores de aire.
- Reducir el tiempo de inactividad: la pérdida de tiempo de producción debido a caídas de presión o a la instalación de equipos nuevos requerirá un tiempo de inactividad del equipo y un impacto negativo sobre la planificación. El tiempo de inactividad imprevisto cuesta una media de 170 euros por minuto, por lo que es fundamental evitarlo.
- Mejorar la calidad de los productos: una presión insuficiente da como resultado un sellado defectuoso del paquete, o puede provocar que el producto comestible no cumpla los requisitos de textura o sabor uniformes.
- Mejorar la seguridad de los productos: las fugas que provocan contaminación generan elevados costes derivados de los desechos, las sanciones por incumplimiento de normativas y los daños a la reputación.
- Reducir la huella de carbono: los sistemas con fugas de aire y gas son ineficaces, lo que afecta a la huella de carbono de una empresa y le impide cumplir con los objetivos medioambientales o de sostenibilidad.
La fórmula que se utiliza para determinar el alcance de las fugas de aire comprimido en una instalación es la siguiente: Fuga (%) = (T x 100) ÷ (T + t) T = tiempo de carga (minutos), t = tiempo de descarga (minutos).
Si el sistema de aire comprimido está configurado con controles de arranque/parada, ponga en marcha el compresor de aire cuando no se necesite el sistema; por ejemplo, después de cerrar o al terminar un turno. A continuación, realice varias lecturas de los ciclos del compresor para determinar el tiempo medio de descarga del sistema.
Métodos de detección y reparación de fugas de aire
El primer paso para controlar el procesamiento y los costes es encontrar fugas de aire en su punto de origen. A continuación se muestra una lista de puntos de fuga habituales:
- Purgadores de condensación
- Acoplamientos
- Empalmes
- Bridas
- FRL (combinaciones de filtros, reguladores y lubricadores)
- Conductos
- Embalajes
- Depósitos de retención neumática
- Sistemas de desconexión rápida
- Juntas de tubería roscadas
- Tubos
- Válvulas
Las fugas de aire son un problema importante porque son numerosas y difíciles de encontrar. Una vez que se encuentran y se reparan, tienden a aparecer más fugas debido al desgaste normal del sistema.
Aunque tal vez no sea posible eliminar todas las fugas, se puede reducir el número total con una inspección específica mediante métodos de detección tradicionales. Una vez que se localiza la fuga con estos métodos, se utiliza una etiqueta de papel para marcar el punto. Entre los cuatro métodos de detección tradicionales se encuentran:
- Sonido: el siseo indica la existencia de una fuga, lo que significa que esta es considerable ya que solo se puede escuchar un nivel de sonido superior a 60 dBA sin un equipo de detección de fugas. Dado que la mayoría de las plantas son ruidosas y requieren a menudo protección auditiva para los trabajadores, la escucha de fugas debe producirse durante el tiempo de inactividad: entre turnos, los fines de semana o durante el mantenimiento programado.
- Agua y jabón: los técnicos pulverizan agua con jabón en las zonas de fugas audibles; donde aparecen burbujas hay un punto de fuga. Este método lleva tiempo, es poco preciso y requiere limpieza, ya que el exceso de agua con jabón provoca peligro de resbalones. Este método no está permitido en algunos procesos limpios y protegidos frente a la contaminación.
- Detección acústica ultrasónica: técnicos con auriculares escanean posibles puntos de fuga con la ayuda de un accesorio con antena parabólica o en forma de cono durante el tiempo de inactividad. Cuando se detecta un ruido que señala una fuga, el técnico cambia a un dispositivo con forma de varilla que debe mantenerse a unos 5 cm de la fuga para localizar su ubicación exacta.
- Expertos independientes: a menudo se contratan ingenieros u otros expertos una vez al año para ahorrar dinero e interrupciones. Utilizan una o todas las técnicas tradicionales, y las reparaciones y comprobaciones son realizadas por técnicos de la empresa.
Ninguno de estos métodos es infalible y la mayoría requiere tiempo de inactividad, lo que conlleva pérdidas de tiempo y dinero.
Las comprobaciones de fugas de aire comprimido ayudaron a una empresa de tostado de café a ahorrar un 10% de energía al año.
Los ingenieros de proyectos de una empresa de tostado de café participaron en un estudio piloto con tecnología de cámaras acústicas industriales en instalaciones en las que las condiciones tienden a generar muchas fugas. La prueba demostró que la empresa podría ahorrar más de un 10% al año en consumo de energía con el nuevo dispositivo de detección de fugas.
La planta de 28.000 metros cuadrados alberga una zona de tostado y envasado de café, una zona de procesamiento en húmedo del café y una zona de mezclado y envasado de té. Todas las operaciones requieren una presión de aire adecuada para completar de forma eficaz los procesos; los métodos tradicionales de detección de fugas no pudieron estar a la altura.
En un día normal, las instalaciones utilizan de 1700 a 2700 metros cúbicos por hora de aire comprimido. El sistema de aire comprimido de la empresa, que consta de cinco compresores de aire con un total de 585 CV, activa la automatización y los tubos utilizados para alimentar el sistema de generación de nitrógeno. El nitrógeno se utiliza para mejorar la calidad del café. Además, este gas inerte se utiliza para mezclar el té.
El equipo identificó un posible ahorro de energía del 10% gracias a la cámara de acústica industrial Fluke ii900, lo cual está en consonancia con el objetivo de mejorar la sostenibilidad. El nuevo enfoque también mostró cómo el equipo podría simplificar el proceso de detección de fugas de aire, lo que permitió a los ingenieros de proyectos hacer que el personal siguiera trabajando en los productos en lugar de detenerse durante largos períodos para detectar y reparar las fugas de aire.
Observe por primera vez las fugas de aire con una cámara de imágenes acústicas
Una cámara acústica industrial portátil, un avance en la tecnología de detección de fugas, puede facilitar la detección de fugas y evita la pérdida de beneficios.
El detector de fugas de aire Fluke ii900 permite a los usuarios localizar y ver fugas de aire en una pantalla LED en tiempo real con un proceso de apuntar y disparar sin necesitar la ayuda de un técnico especializado. La mayoría de los usuarios pueden ponerse al día en unos 10 minutos. Los técnicos también pueden trabajar rápidamente desde una distancia segura mientras el equipo está en funcionamiento. Además, el dispositivo ayuda a localizar fugas en zonas de difícil acceso o distinguir entre varias fugas dentro de la misma zona.
La cámara portátil incorpora una matriz de micrófonos ultrasensibles que detectan sonidos tanto dentro del rango del oído humano como en los rangos ultrasónicos para el sonido y después los presentan de forma visual. A continuación, el dispositivo aplica algoritmos exclusivos a los resultados y genera de forma instantánea un mapa visual de la fuga en la pantalla. La imagen de la fuga se superpone sobre una imagen de luz visible de la zona para que los operadores puedan localizar rápidamente la ubicación de la fuga.
La Fluke ii900 también se puede utilizar para verificar que las reparaciones se han realizado correctamente. Si hay alguna duda, las capturas de fotos o vídeos en directo se pueden compartir e investigar con los compañeros. Las imágenes capturadas eliminan la necesidad de subir escaleras o marcar la fuga con la típica etiqueta física frágil.
Cómo reducir los costes de las fugas de aire ocultas
Mediante el uso de métodos de detección comunes o nuevos, no hay mejor momento como el presente para eliminar los costes ocultos y los desperdicios innecesarios de fugas de aire. Estas son algunas de las prácticas recomendadas que se deben seguir:
- Adopte un enfoque basado en sistemas: la reparación de una fuga aumenta a menudo la presión del sistema, lo que hace que las fugas sean más pequeñas y afecten a todo el sistema. Combine cambios con estrategias generales para mejorar el uso de energía y sistemas de control más robustos. Aunque pueden ser difíciles de realizar, las compras con un coste mayor suelen generar ahorros de energía que reducen considerablemente el plazo de amortización.
- Realice auditorías con frecuencia: las auditorías frecuentes, más comunes que las inspecciones de fugas anuales o trimestrales habituales, ahorran tiempo, dinero y recursos a largo plazo, incluso si necesita apagar el equipo. Gracias a la nueva tecnología basada en imágenes podrá eliminar las fugas y corregirlas de forma continua sin perder un valioso tiempo de producción.
- Confirme las causas principales de las caídas de presión: la caída de presión se puede diagnosticar de forma errónea como un fallo del equipo. Antes de realizar gastos de capital, las revisiones y reparaciones de fugas pueden ahorrar miles o cientos de miles de euros y ayudar a recuperar la capacidad del sistema al instante.
- Haga registros, un seguimiento y una verificación a lo largo del tiempo: es importante registrar exactamente dónde se han producido las fugas, ya que estos puntos débiles tienden a ser el origen de nuevas fugas e inspeccionar dichas zonas con regularidad. El registro de información en línea permite compartir fácilmente los datos y utilizarlos para imponer disciplina en el proceso de revisión. Compruebe poco después de realizar la reparación para determinar si se han eliminado las fugas o si es necesario dedicarles más atención.