Uso de tubos neumáticos resistentes a los microbios y la hidrólisis para simplificar la automatización y la robótica en el procesamiento de alimentos

El uso de tubos neumáticos en la automatización y robótica del procesamiento de alimentos presenta importantes desafíos relacionados con la higiene, la durabilidad, el rendimiento y el mantenimiento. Los tubos neumáticos resistentes a los microbios y a la hidrólisis, así como a la corrosión, pueden simplificar y acelerar la instalación de equipos de automatización y robótica, y mejorar la fiabilidad a largo plazo.

Otras características deseables de los tubos neumáticos en aplicaciones de procesamiento de alimentos son su excelente flexibilidad, su idoneidad para su uso en cadenas portacables, sus accesorios rápidos que facilitan su instalación y desmontaje para su reconfiguración y mantenimiento, y su disponibilidad en varios colores, incluidos los tubos transparentes para supervisar las condiciones del sistema.

Los materiales de los tubos deben ser muy resistentes a los desinfectantes químicos y a los lavados a alta presión y alta temperatura que se utilizan en el procesamiento de alimentos, y deben cumplir todos los requisitos de la FDA al respecto.

En este artículo se explica cómo los tubos neumáticos PUN-H de Festo satisfacen las numerosas exigencias de los equipos de automatización y robótica de la industria alimentaria.

Fabricados con poliuretano modificado, los tubos neumáticos PUN-H son muy versátiles y admiten pequeños radios de curvatura, por lo que son ideales para instalaciones compactas. El poliuretano es intrínsecamente resistente a la hidrólisis y está certificado por la FDA para su uso en procesos de producción de alimentos.

La flexibilidad del PUN-H lo hace adecuado para piezas móviles, como las cadenas portacables, así como para aplicaciones neumáticas generales en las industrias biotecnológica, farmacéutica y cosmética, así como para usos estándar en las industrias automovilística, electrónica y química.

Los tubos PUN-H están disponibles en varios colores, así como en una versión transparente (Figura 1). Los colores estándar incluyen azul, azul/negro, amarillo, verde, natural, rojo, plata y negro. También se ofrece en versiones translúcidas, como azul, amarillo, verde y negro.

Figura 1: Los tubos neumáticos PUN-H de Festo están disponibles en varios colores y son transparentes. (Fuente de la imagen: Festo)

El tubo PUN-H negro es resistente a los rayos UV y adecuado para aplicaciones en exteriores. El tubo transparente ofrece a los operarios de las máquinas una visión inmediata de la calidad del aire comprimido. Es fácil detectar contaminantes como partículas, agua o aceite. La condensación, por ejemplo, indica que hay humedad en el sistema. La humedad no es aceptable en la mayoría de las normas de seguridad del procesado de alimentos. También puede reducir la vida útil de los componentes neumáticos.

Los tubos PUN-H están diseñados para transportar aire comprimido, vacío y agua. Tiene un rango de temperatura de funcionamiento de −35 °C a +60 °C. Su rango de presión de funcionamiento varía con la temperatura. La presión nominal máxima de 1.0 MPa (10 bar/145 psi) se aplica a temperaturas entre -35 °C y +30 °C. En el rango de altas temperaturas de +30 °C a +60 °C, la especificación de presión máxima disminuye a 0.6 MPa (6 bar/87 psi).

Está disponible en nueve tamaños con diámetros exteriores (DE) de 2 a 16 mm y se suministra en bobinas que varían en longitud en función del DE del tubo. Por ejemplo, el modelo PUN-H-3X0,5-BL-500 tiene un diámetro exterior de 3 mm y se suministra en una longitud estándar de 500 metros. El modelo PUN-H-12X2-SW-200 tiene un diámetro exterior de 12 mm y se suministra en una longitud estándar de 200 metros. DigiKey puede cortar tubos más cortos a medida.

El uso de un material de poliuretano modificado es el origen de la gran flexibilidad y elasticidad de los tubos PUN-H. Puede doblarse más que otros materiales sin arrugarse ni deformarse permanentemente.

La flexibilidad inherente del PUN-H facilita su instalación en espacios ajustados, reduciendo el tamaño de la máquina y de la instalación. El material es resistente a la hidrólisis, lo que evita que se agriete y garantiza la durabilidad y un funcionamiento fiable. La resistencia microbiana del poliuretano modificado apto para uso alimentario, que figura en la lista de la FDA, combinada con su resistencia superior a los productos de limpieza, lo hace muy adecuado para los sistemas de procesado y envasado de alimentos, donde puede producirse un contacto frecuente con el agua.

Consideraciones sobre la instalación

Una regla general para las instalaciones de tubos neumáticos es asegurarse de que el tubo sea sólo tan largo como sea necesario y tan corto como sea posible, evitando así que se estire. Además, los diámetros de tubo demasiado grandes o demasiado pequeños, así como los radios de curvatura demasiado pequeños, pueden reducir el caudal.

Los distintos tamaños de tubos admiten diferentes caudales y radios de curvatura. Es esencial adaptar el tamaño del tubo a la aplicación específica y a los requisitos de instalación para garantizar el correcto funcionamiento del sistema.

Al curvar tubos PUN-H, hay dos factores críticos: el radio de curvatura relevante para el flujo (Rd) y el radio de curvatura mínimo (Rmin). Esta distinción es importante a la hora de diseñar máquinas que utilicen tubos PUN-H. Rmin se refiere a la integridad estructural del tubo y Rd corresponde a los caudales que puede soportar.

Festo ha desarrollado pruebas específicas para Rd y Rmin (figura 2):

• Para medir la Rd, se dobla el tubo hasta que se produce un aplanamiento del diámetro exterior (D.E.) del 5%. No se reduce el caudal hasta que se alcanza la Rd.
• Para medir Rmin, se utiliza una placa móvil para doblar el tubo hasta que se forma un pliegue, que corresponde al valor Rmin, lo que provoca una reducción considerable del caudal.

Figura 2: Movimientos de los tubos para determinar Rd (izquierda) y Rmin (derecha) (Fuente de la imagen: Festo)

Hacer conexiones

Los accesorios a presión (conectores) QS para tubos neumáticos PUN-H incluyen una pinza interna con dientes de agarre que se sujetan al tubo para asegurar la conexión. Al presionar el mecanismo de liberación rápida, se desengancha el mecanismo de sujeción, lo que permite insertar o extraer el tubo.

Tanto el accesorio como el tubo pueden reutilizarse varias veces. Algunos modelos de accesorios tienen conexiones a presión en un lado y conexiones roscadas en el otro.

Los accesorios QS están disponibles en varias geometrías, como versiones rectas, en forma de T, en forma de Y y en ángulo, para adaptarse a los requisitos específicos del sistema. Algunos ejemplos son:

• QS-6, accesorio a presión recto (figura 3)
• QST-1/8-4, accesorio a presión en T
• QSYL-1/4-10, accesorio a presión en Y
• QSML-M5-6, accesorio a presión en ángulo recto

Figura 3: Conector recto a presión QS-6 para tubos flexibles PUN-H. (Fuente de la imagen: Festo)

No sólo para nuevas instalaciones

Los tubos PUN-H de Festo pueden ser un componente crucial en el reequipamiento y la modernización de sistemas neumáticos existentes utilizados para la fabricación, el procesamiento, el envasado y el almacenamiento de alimentos, fármacos, suplementos dietéticos y otros productos. Estas actualizaciones pueden ser necesarias para cumplir los requisitos de la Ley de Modernización de la Seguridad Alimentaria (FSMA) de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) y la normativa sobre buenas prácticas de fabricación (cGMP) de la FDA.

La FSMA es un amplio conjunto de normativas sin un único plazo de cumplimiento. La normativa tiene plazos escalonados, algunos de los cuales ya han pasado, mientras que otros no entrarán en vigor hasta 2028. Por otra parte, las directrices sobre prácticas correctas de fabricación se actualizan continuamente para adaptarse a las nuevas tecnologías, los avances científicos y la evolución de los problemas de salud pública, como una forma de mejora continua. En ambos casos, los tubos PUN-H pueden ser una parte rentable de las soluciones conformes.

Dos tubos pueden ser mejor que uno

Los dos tubos se utilizan en aplicaciones como cilindros neumáticos de doble efecto y pinzas en procesos robóticos y de automatización que requieren movimientos de avance (extensión) y retroceso (retracción). Uno de los tubos suministra aire comprimido y el otro lo expulsa para controlar el movimiento en aplicaciones como la manipulación de piezas, la clasificación y el embalaje.

Cuando se necesita un par de tubos, los diseñadores pueden recurrir a los tubos PUN-H-DUO de Festo. Los tubos DUO presentan la misma flexibilidad, resistencia a la hidrólisis y propiedades alimentarias que los tubos PUN-H normales, por lo que son adecuados para su uso en la industria alimentaria, biotecnológica, farmacéutica y cosmética, entre otras. El uso de pares de tubos conectados simplifica el tendido y elimina la necesidad de utilizar bridas o sujetacables. Los tubos se dividen fácilmente, lo que simplifica la adición de conectores.

Los tubos PUN-H-DUO están disponibles con diámetros exteriores de 4, 6, 8 y 10 mm, correspondientes a diámetros interiores de 2.6, 4.0, 5.7 y 7.0 mm, respectivamente. Por ejemplo, el modelo PUN-H-10X1,5-DUO tiene dos tubos con un diámetro exterior de 10 mm y se suministra en rollos de 50 metros (figura 4).

Figura 4: Este PUN-H-DUO tiene dos tubos con un diámetro exterior de 10 mm y se suministra en rollos de 50 metros (Fuente de la imagen: Festo)

En caso de contacto con alimentos

Los tubos PUN-H de Festo son adecuados para su uso en operaciones de procesamiento de alimentos, pero no deben utilizarse si se espera que entren en contacto con alimentos. Cuando se prevé que habrá contacto, los diseñadores de máquinas pueden recurrir a tubos PUN-H-F, como el número de pieza PUN-H-F-10X1,5-BL, combinados con un conector a presión de calidad alimentaria, como el modelo NPQR-DK-M7-Q4.

Los tubos PUN-H-F ofrecen la misma resistencia a los microbios y a la hidrólisis que los tubos PUN-H normales, y también son resistentes a la torsión. Está fabricado con materiales incluidos en la lista de la FDA, certificados según la norma FDA 21 CFR 177.2600, y es totalmente seguro para los alimentos, cumpliendo tanto la normativa de la FDA como la normativa de la UE (CE) 1935/2004. Los accesorios de la serie NPQR están fabricados con acero inoxidable, cumplen la norma (CE) 1935/2004 y están certificados según la norma NSF 169 (figura 5).

Figura 5: Ejemplos de tubos flexibles PUN-H-F con conectores NPQR. (Fuente de la imagen: Festo)

Al igual que los tubos PUN-H estándar, los PUN-H-F son fáciles de insertar y extraer mediante los accesorios NPQR, lo que agiliza la instalación y el mantenimiento. La junta tórica cautiva con cámara de aire de los accesorios evita las fugas.

Conclusión

Los tubos PUN-H resistentes a la torsión son fáciles de instalar y se ofrecen en una amplia gama de tamaños y colores. Su resistencia a la hidrólisis y a los microbios lo hace idóneo para la automatización y la robótica en el procesamiento de alimentos y otras industrias. Para aplicaciones que requieren dos tubos, Festo ofrece el PUN-H-DUO, que simplifica el diseño y la instalación de la máquina. Los diseñadores pueden recurrir a los tubos PUN-H-F cuando se espera que entren en contacto con alimentos.

Lectura recomendada:

1. ¿Cuáles son algunas de las nuevas opciones de sensores IP69K para líneas de procesamiento de alimentos, bebidas y productos farmacéuticos?
2. Cómo medir el caudal de agua para mejorar la eficacia y eficiencia del tratamiento
3. Saborear el éxito: Movimiento eficiente para OEM de alimentación y bebidas
4. Cómo utilizar la fusión de sensores para mejorar los procesos de producción y la logística de la Industria 4.0
5. Uso de controladores de temperatura y MICRO PLC para acelerar proyectos de automatización a pequeña escala