Infusiones innovadoras

Ofreciendo un gran sabor a los consumidores de todo el mundo, Twinings ha sido una fuerza impulsora en la creciente popularidad de los tés saludables. El diseño de la bolsita de té ha sido un factor clave en este éxito, y en el espíritu de la innovación, Twinings siempre está buscando nuevas formas de deleitar a los conocedores de té.

Con su nuevo concepto de envase, Twinings ofrece ahora una mejor experiencia al consumidor con una mejor apertura y cierre de la caja y un innovador formato de bolsa de té única que ayudará a impulsar la diferenciación entre los productos de té. La investigación de los consumidores ha confirmado que el nuevo diseño del envase y el formato de la bolsita de té han cumplido con su cometido, con fuertes puntuaciones tanto en sabor como en frescura.

El relanzamiento también representa una gran inversión en tecnología de punta para la planta de producción de Twinings UK. Al embarcarse en el desarrollo de una nueva línea de producción que reinventaría la bolsita de té termosellada - una piedra angular de la cultura del té en el Reino Unido durante décadas - Twinings estaba encantado de poder confiar en su larga relación con el fabricante de máquinas IMA

Muchos proveedores se contentan con llevar al mercado variaciones de una tecnología que tiene décadas de antigüedad", dice Ian Kavanagh, jefe de operaciones de suministro del Reino Unido e Irlanda en Twinings, "por lo que un socio como IMA es tan increíblemente importante para nuestra organización". Son curiosos, abiertos a nuevas posibilidades y dispuestos a invertir los recursos necesarios para convertir la teoría en beneficios aplicados. La colaboración con las instituciones de investigación y los proveedores innovadores les permite descubrir soluciones novedosas a las limitaciones del diseño".

Entusiasmados con respecto a dónde pueden llevar a cabo sus operaciones las tecnologías emergentes como las implementadas por IMA, Twinings cree que los sistemas ciberfísicos desempeñarán un papel clave en el logro de su pleno potencial. Estas soluciones inteligentes les guiarán a la hora de centrar los recursos donde puedan tener el mayor impacto y mejorar enormemente su capacidad de traducir los datos en información valiosa.

El estricto y vinculante calendario requerido por Twinings para este lanzamiento fue el principal desafío que impulsó el desarrollo de la nueva máquina C59 desde el principio.

IMA ha acumulado una considerable experiencia en la aplicación de I+D de vanguardia en el desarrollo de nuevas máquinas, mientras que la cooperación y la experiencia de proveedores fiables también ha desempeñado un papel innegable en el éxito de la empresa. Para este desafiante proyecto, IMA decidió encargar la automatización a B&R. Como la primera colaboración integral entre las dos compañías, el estricto plazo de tiempo planteó un riesgo calculado - pero, con la mezcla correcta de coraje y confianza, ciertamente dio sus frutos.

"B&R nos ha suministrado sistemas de PC y E/S durante muchos años", dice Sauro Rivola, director de automatización de IMA, "y siempre hemos apreciado su rendimiento y fiabilidad". Fueron esas cualidades las que llevaron a la IMA a seleccionar a B&R para el desarrollo de la nueva máquina Twinings. "Con las dimensiones compactas, el sistema de control totalmente integrado de B&R - incluyendo el entorno de desarrollo del Automation Studio - se marcó una gran diferencia", comenta Rivola. El plazo vinculante con el cliente final también tuvo un impacto sustancial en la estrategia de desarrollo. Una de las formas en que IMA cumplió con este desafío fue con los módulos de software listos para usar de B&R. Además, el excelente apoyo del personal de B&R y las avanzadas características de simulación directamente en Automation Studio permitieron que las partes críticas de la máquina se dimensionaran con precisión al principio de la fase de diseño conceptual.

La tecnología de seguridad integrada en la transmisión de B&R y los conectores de motor híbridos de un solo cable ayudaron a IMA a reducir considerablemente el tiempo necesario para el cableado y a obtener la certificación CAT3 (EN 13849-1) para aplicaciones de seguridad según lo especificado por Twinings. Por último, el uso de un sistema de recuperación de energía ayudó a lograr una reducción significativa tanto del consumo de energía como de la dispersión de calor en el armario eléctrico.

La simulación del comportamiento dinámico de todo el sistema IMA, incluidos los accionamientos y las cargas, permitió dimensionar con precisión cada componente mecánico para optimizar la relación entre la inercia y la resistencia a la rotura. La capacidad de completar este paso directamente en el entorno de desarrollo antes de construir un prototipo fue fundamental para completar el proyecto a tiempo.

La simulación también aseguró un alto nivel de precisión en el dimensionamiento de los motores eléctricos. IMA observó una excelente correlación entre las curvas de par teórico obtenidas mediante la simulación de motores y las obtenidas mediante mediciones en la propia máquina. 

Con resultados tan fiables, la simulación demostró ser una herramienta beneficiosa para evitar errores en la selección de los componentes eléctricos. El tiempo de desarrollo de las máquinas se ha reducido significativamente, ya que no había necesidad de reemplazar ni mecánica ni componentes eléctricos debido a errores que no fueron revelados antes de la operación.

Este enfoque también permitió a IMA realizar numerosas pruebas sobre la geometría de los mecanismos y los perfiles de movimiento con antelación, ayudando a predecir su comportamiento dinámico con un margen de error mínimo. Al reducir drásticamente el número de pruebas en la máquina real, esto permitió que la puesta en marcha procediera sin problemas y sin interrupciones continuas.

B&R se unió a IMA al principio del proyecto para colaborar en un nuevo enfoque de la producción de bolsitas de té. El objetivo era permitir múltiples formatos en una máquina a casi el doble de la velocidad de las máquinas existentes, todo ello en un tiempo récord de entrega de sólo unos pocos meses. Con unos requisitos tan exigentes, el proyecto se basaría en la plena confianza mutua entre IMA y B&R.

La solución presentada por B&R cuenta con tecnología de punta, incluyendo su nueva serie de motores con codificadores EnDat -2.2 conectados a través de un solo cable híbrido y controlados por medio de los sofisticados algoritmos SafeMOTION y las funciones de regeneración de energía integradas en las unidades ACOPOSmulti de B&R. La perfecta sincronización y la comunicación de seguridad entre más de 20 ejes de la máquina se realiza a través de openSAFETY sobre POWERLINK. Múltiples estantes pequeños albergan bloques de unidades que reflejan la modularidad de la propia máquina, mientras que el bus de CC común ayuda a maximizar el ahorro de energía.

Docenas de módulos de E/S X20 proporcionan señales digitales y analógicas, mientras que un controlador SafeLOGIC supervisa el control seguro del movimiento de todos los ejes. Un Automation PC 910 se encarga del funcionamiento en tiempo real, incluyendo la lógica de control de la máquina, así como la seguridad y el control de movimiento, consiguiendo un tiempo de ciclo de control para los motores de sólo 1200 microsegundos.

La aplicación HMI se ejecuta en un segundo en un Automation PC 910 junto con el sistema SCADA basado en Windows de IMA. El PC se conecta a través de un Smart Display Link a la interfaz del operador: un Panel de Automatización personalizado como si fuera un panel táctil "vacío" que IMA integra en su propio sistema de alojamiento de la HMI, combinándolo con los componentes específicos necesarios para cada tipo de máquina.

El System Diagnostics Manager basado en la web, incluido en la plataforma de automatización de B&R, permite comprobar el estado de funcionamiento de la máquina mediante un navegador web estándar. En lugar de programar rutinas de diagnóstico en la máquina, la simple activación de los autodiagnósticos nativos incorporados en cada dispositivo B&R hace que los extensos datos de la máquina y de la producción sean fácilmente accesibles desde cualquier lugar del mundo.

El cambio del mercado del té negro hacia el té de hierbas ha llevado a Twinings a mejorar la tecnología utilizada para producir sus bolsitas de té de una sola cámara. El resultado es la nueva máquina C59, que combina una avanzada tecnología de manipulación con un nuevo y sofisticado diseño de bolsitas de té con refuerzos laterales que proporcionan más espacio para una infusión más eficiente.

Como alternativa al tradicional papel de filtro termosellable, el C59 también admite material PLA 100% renovable. Como máquina dos en uno, ofrece una solución totalmente integrada para el envasado de flujo de bolsas de té contadas de una sola cámara para una máxima reducción de la huella. El empaquetado en flujo elimina la envoltura final de la caja y el riesgo relacionado de contaminación por el cartón reciclado, a la vez que mejora la eficiencia. Para completar el ciclo, el C59 se puede conectar fácilmente a una unidad de empaquetado posterior.

Estas innovaciones y otras más fueron posibles gracias a la experiencia combinada del fabricante de máquinas IMA y el socio de automatización B&R, que ayudaron a preparar a Twinings para las mayores exigencias de la producción de la Industria 4.0.

Implementada en sólo ocho meses, la máquina C59 - con una nueva arquitectura de control, mecánica y funcionalidad - está produciendo ahora bolsitas de té a la impresionante tasa de 900 ppm. La tecnología de tracción regenerativa ACOPOSmulti ayudó a reducir el consumo de energía en un porcentaje de dos dígitos. Las funciones modulares del software de B&R y la simulación en Automation Studio ayudaron a reducir significativamente el tiempo de desarrollo.