BREVARD, Carolina del Norte — Transylvania Vocational Services (TVS, Inc.) necesitaba descargar sacos de 55 libras de leche en polvo con distintas densidades, transportarla y envasarla en bolsas de 2 libras a un ritmo de 90 libras por minuto.
La solución consistió en una estación de descarga de sacos de 48 pulgadas cuadradas a través de la cual dos trabajadores descargan el polvo, que cae en un separador vibratorio circular de 48 pulgadas de diámetro. El separador retira los trozos de papel de los sacos cortados que contienen el producto de leche en polvo. El polvo cae desde la salida de descarga del cribador a una tolva Flexicon montada en el suelo con una capacidad de 25 pies cúbicos. Un transportador de tornillo flexible Flexicon de 15 pies de longitud, con una inclinación de 45 grados, transporta el polvo a través de una pared interior de la planta hasta una llenadora y una máquina de envasado vertical de formado, llenado y sellado situada en la sala adyacente.
«El transportador de tornillo flexible era el método más sencillo para el transporte en este espacio reducido», afirma Hendrik Colijn, ingeniero consultor del proyecto.
Becky Alderman, directora de operaciones de TVS, al describir los grandes componentes necesarios para alcanzar el caudal de 90 lb/minuto, explica: «Hemos ampliado considerablemente el tamaño de la línea». «Un motor de 10 hp acciona el transportador de tornillo flexible para extraer el elevado caudal de polvo a través de su diámetro de 6 pulgadas». Charles Merrill, responsable de operaciones alimentarias, añade: «Necesitamos un alto rendimiento para cumplir con nuestro requisito contractual de envasar 16 millones de libras al año».
Construido según las normas lácteas 3-A, el sistema funciona en una sala limpia con temperatura y humedad controladas, tal y como exige la certificación láctea del USDA. La temperatura se mantiene entre 70° y 72°; la humedad, entre el 27 % y el 35 % para el producto seco (2,5 % – 3 % de humedad). «Una humedad superior al 3 % causa problemas a la maquinaria de envasado», afirma Merrill.
Las densidades variables son difíciles de manejar
El sistema de descarga debía manejar leche en polvo cuya densidad oscilara entre 30 y 40 lb/pie cúbico, a un caudal de 90 lb por minuto. «Estamos envasando uno de los productos más difíciles de manejar para las máquinas de envasado», continúa Merrill. Las densidades aparentes varían sin previo aviso, incluso en una misma carga de palés, ya que las bolsas de 55 lb de leche en polvo proceden de los almacenes del USDA y de multitud de proveedores. La densidad variable obliga a ajustar constantemente la llenadora y la máquina vertical de formado, llenado y sellado.
Sin embargo, la cribadora vibratoria circular y el transportador de tornillo flexible no se ven afectados en gran medida por las variaciones de densidad aparente.
La cribadora vibratoria circular de perfil bajo está equipada con dos motores vibratorios montados externamente. Los motores transmiten una vibración inercial multiplanar a dos plataformas de cribado montadas sobre resortes, lo que hace que las partículas de gran tamaño vibren a lo largo de la superficie de la criba siguiendo trayectorias controladas hasta la periferia de la misma, donde se descargan. La eficiencia del cribado mejora al obligar al polvo a pasar por la mayor superficie posible de la criba de malla 8. Las partículas de 0,0027 pulgadas pasan rápidamente a través de la criba y se descargan por el marco inferior.
El transportador de tornillo flexible desplaza el polvo a través de su tubo exterior de polietileno UHMW, que encierra un tornillo de acero inoxidable resistente y flexible. El tornillo flexible es la única pieza móvil que entra en contacto con el material, lo que garantiza la limpieza. A medida que gira dentro del tubo, el tornillo flexible se autocentra para proporcionar un espacio libre entre el tornillo y la pared del tubo, con el fin de evitar el desgaste o la trituración del producto.
Para facilitar el flujo del polvo hacia el adaptador de entrada del transportador de tornillo flexible, se ajusta manualmente un vibrador situado en la tolva de suelo en función de la densidad del polvo. Además, la tolva está diseñada con una pared trasera inclinada y paredes laterales sesgadas hacia fuera en ángulos divergentes, lo que reduce la capacidad de los materiales que no fluyen libremente para formar un puente entre las paredes laterales de la tolva, provocando en su lugar que se desmoronen y fluyan hacia la pared trasera y por ella hacia abajo.
La operación
Los trabajadores, situados en un entresuelo de 10 pies de altura, retiran las bolsas de un palé, las aspiran y las deslizan sobre una cinta transportadora, que las lleva hasta el borde de la estación de descarga de bolsas. Dos trabajadores abren las bolsas y vierten el contenido en la estación de descarga.
El aire ambiente y el polvo generados por las actividades de vaciado son aspirados hacia el exterior de dos filtros de cartucho que obtienen el vacío de un extractor montado en la parte superior. El polvo acumulado en las superficies exteriores de los filtros se desprende al contrarrestar la presión negativa continua dentro de los filtros de cartucho, introduciendo presión positiva en ráfagas cortas en un ciclo temporizado mediante boquillas de chorro pulsado. El material desprendido cae en un depósito para ser devuelto al sistema de captación de polvo de TVS.
Vertido programado de sacos
Para evitar sobrecargar el sistema y que la leche en polvo se descarte como residuo desde el cribado, los trabajadores deben evitar vaciar las bolsas con demasiada rapidez. TVS forma a los trabajadores para que controlen su ritmo de vaciado y para que detengan o reanuden el vaciado cuando se active una luz mediante sensores de nivel alto situados en la manguera flexible que conecta el separador con la tolva y en la parte superior del transportador de tornillo flexible, así como mediante un sensor de nivel bajo situado en el fondo de la tolva. «Los sensores y la formación de los trabajadores han reducido enormemente el desperdicio», afirma Merrill.
TVS opera la línea de envasado en dos turnos y realiza la limpieza en el tercer turno. El separador se aspira según las normas 3A. «La criba suele permanecer limpia, con un mínimo de material residual», afirma Merrill.
Antes de limpiar el transportador de tornillo flexible, un trabajador retira la tapa de limpieza e invierte el sentido de giro del tornillo para evacuar cualquier material residual. El tornillo y el tubo exterior se desmontan para su limpieza. El transportador no presenta grietas ni hendiduras que puedan atrapar partículas o impedir una limpieza a fondo.
TVS es un programa comunitario de rehabilitación sin ánimo de lucro que ofrece empleo y servicios de inserción laboral a adultos con discapacidad u otras barreras para el acceso al mercado laboral. Basándose en el éxito de esta nueva línea, TVS tiene previsto añadir una línea gemela de descarga y envasado que mezclará leche en polvo y otros ingredientes. El sistema incorporará otro separador vibratorio circular y dos transportadores de tornillo flexibles.