¿Cómo funcionan las máquinas verticales de formado, llenado y sellado? Llenado del envase

En el mundo del envasado moderno, la eficiencia, la velocidad y la fiabilidad son primordiales. En numerosos sectores, desde la alimentación y las bebidas hasta la farmacéutica, los fabricantes deben envasar los productos de forma rápida y uniforme. Una de las tecnologías más importantes que lo permiten es la Máquina de formado, llenado y sellado vertical (VFFS)Estos potentes sistemas automatizan todo el proceso de creación, llenado y sellado de bolsas. Por ello, se han convertido en una herramienta indispensable para los fabricantes de todo el mundo.

Esta guía ofrece un análisis exhaustivo del funcionamiento de las máquinas de envasado vertical (VFFS). A lo largo de este artículo, desglosaremos todo el proceso, desde el desenrollado inicial de la película de embalaje hasta la descarga final del producto listo para su venta. Al examinar cada componente y cada paso de la secuencia operativa, comprenderá a fondo la ingeniería y la precisión que hacen de la tecnología VFFS algo esencial. Tanto si es propietario de un negocio que se plantea invertir en automatización del embalaje, como si es ingeniero y desea ampliar sus conocimientos técnicos, o si es responsable de compras y está evaluando soluciones de producción, este artículo le proporcionará la información esencial que necesita.

Comprensión de las máquinas VFFS: Una visión general

¿Qué es un? Máquina VFFS?

En su esencia, un Sellador de llenado y formado vertical (VFFS) La máquina es un sistema de envasado automatizado que realiza tres funciones principales en secuencia vertical. Primero, formularios una bolsa de un rollo plano de material de embalaje. A continuación, rellenos la bolsa con una cantidad predeterminada de producto. Finalmente, focas La bolsa se sujeta firmemente. La orientación vertical es una característica clave del diseño. Por consiguiente, la máquina puede aprovechar la gravedad durante el proceso de llenado y ocupar poco espacio en la planta de producción. Esto supone una ventaja significativa en instalaciones donde el espacio es limitado.

Velocidad y versatilidad

La tecnología VFFS es reconocida por su extraordinaria velocidad y eficiencia. De hecho, algunos modelos pueden producir más de 300 bolsas por minuto [2]. Esta alta velocidad, combinada con la rentabilidad del uso de película en rollo en lugar de bolsas prefabricadas, convierte a las máquinas VFFS en una opción muy económica para la producción en grandes volúmenes. Además, su versatilidad es otra ventaja significativa. Los fabricantes pueden configurar estas máquinas para procesar una amplia gama de productos, incluyendo polvos, gránulos, líquidos y sólidos. Asimismo, pueden producir diversos estilos de bolsas, desde sencillas bolsas tipo almohada hasta bolsas más complejas con fuelle o fondo plano.

Componentes clave de una máquina VFFS

Para comprender plenamente el funcionamiento de una máquina VFFS, es esencial entender sus componentes principales. Cada pieza desempeña un papel crucial en el proceso de envasado automatizado y sin interrupciones. Si bien los diseños específicos pueden variar entre fabricantes, los componentes fundamentales se mantienen constantes en la mayoría de los sistemas VFFS.

Componente	Función
Sistema de transporte de películas	Desenrolla la película de embalaje del rollo y la introduce en la máquina. Garantiza que la película se mueva de forma fluida y a la velocidad correcta.
Brazo de bailarina	Un brazo pivotante con contrapeso y rodillos mantiene una tensión constante sobre la película a medida que se desenrolla. Esto evita que la película se arrugue o se desvíe, garantizando una alineación correcta durante todo el proceso [2].
Sistemas de registro y seguimiento	Garantiza la colocación precisa de la película. Un sensor fotoeléctrico detecta las marcas de registro impresas para controlar la secuencia de corte, mientras que los sensores supervisan el borde de la película para realizar ajustes automáticos y mantener la alineación.
Formación de tubo y collar	Da forma a la bolsa. La película plana se extiende sobre el hombro (collar) del tubo formador, que la pliega formando un tubo vertical. El diámetro del tubo formador determina el ancho de la bolsa.
Barra de sellado vertical	Una barra caliente que presiona contra los bordes verticales superpuestos del tubo de película, creando el sellado longitudinal de la bolsa.
Mordazas de sellado horizontales	Un par de mordazas calentadas que realizan dos funciones simultáneamente: crean el sello superior de la bolsa llena que se encuentra debajo y el sello inferior de la siguiente bolsa que se va a llenar.
Sistema de corte	Una cuchilla integrada en las mordazas de sellado horizontales que separa la bolsa terminada del tubo de película.
Aparato de llenado	Un dispositivo externo integrado con la máquina VFFS para dispensar el producto. Entre los tipos comunes se incluyen pesadoras multicabezal, llenadoras de tornillo sin fin y llenadoras volumétricas de vaso, cada una adecuada para diferentes tipos de productos [3].
Sistema de control (PLC/HMI)	El cerebro de la máquina. Un controlador lógico programable (PLC) coordina las acciones de todos los componentes, mientras que una interfaz hombre-máquina (HMI), a menudo una pantalla táctil, permite a los operadores configurar parámetros, supervisar la producción y diagnosticar problemas.

El proceso VFFS: Una guía paso a paso

El funcionamiento de una máquina de envasado vertical (VFSS) es una secuencia de eventos altamente sincronizada. A continuación, se detalla todo el proceso, desde el rollo de film hasta el envase sellado final.

Paso 1: Desenrollado y transporte de la película

El proceso comienza en la parte trasera de la máquina. Allí, los operarios colocan un rollo grande de film para embalaje, conocido como rollo de film, en un husillo. Unas cintas transportadoras desenrollan el film. Estas cintas son una pieza clave del sistema de transporte del film. Para rollos de film más pesados, se puede añadir una rueda desenrolladora motorizada opcional para facilitar la alimentación del film de forma fluida. Esto evita tirones bruscos o irregularidades en el suministro del film.

Paso 2: Control de tensión de la película

A medida que la película se desenrolla, pasa sobre un brazo tensor. Los ingenieros diseñaron este brazo pivotante con contrapeso para que se mueva hacia arriba y hacia abajo, manteniendo así una tensión constante sobre la película. Esta tensión es crucial para evitar que la película se desplace lateralmente o se arrugue. Estos problemas podrían provocar bolsas defectuosas e interrupciones en la producción. Por lo tanto, el brazo tensor garantiza que la película permanezca perfectamente plana y alineada mientras se desplaza hacia la zona de formación.

Paso 3: Impresión opcional

Si el diseño del empaque requiere información como fechas de caducidad, números de lote, logotipos u otros gráficos, la película pasa por una unidad de impresión después del brazo extrusor. Según la aplicación, puede tratarse de una impresora de transferencia térmica o de inyección de tinta. De esta manera, los fabricantes pueden imprimir datos variables en la película antes de formar la bolsa.

Paso 4: Seguimiento y registro de la película

A continuación, la película pasa por un sensor fotoeléctrico de registro y sensores de seguimiento. El sensor fotoeléctrico detecta las marcas de registro impresas en la película, lo que permite al sistema de control de la máquina coordinar con precisión su movimiento. De esta forma, la cuchilla de corte separa las bolsas en la posición correcta. Simultáneamente, los sensores de borde supervisan la posición lateral de la película. Si esta comienza a desviarse, todo el conjunto del carro de transporte se ajusta automáticamente, realineándola y garantizando la uniformidad entre bolsas.

Paso 5: Formación de la bolsa

Aquí es donde la película bidimensional se transforma en una bolsa tridimensional. La película se desliza sobre el hombro (o cuello) de un tubo formador. Esta acción pliega la película plana alrededor del tubo, creando un tubo continuo con los dos bordes exteriores superpuestos. En esta etapa, la máquina también determina la longitud de la bolsa. Los operarios configuran este parámetro mediante la interfaz hombre-máquina (HMI). Un codificador rotatorio, en contacto con la película, mide la longitud de la película que pasa. Una vez alcanzada la longitud deseada, indica al sistema de transporte de la película que se detenga.

Paso 6: Llenado y sellado del producto

Una vez formado el tubo de película y fijado en su posición, la barra de sellado vertical calentada avanza. Presiona los bordes superpuestos de la película contra el tubo, creando el sello vertical. Inmediatamente después, un par de mordazas de sellado horizontales calentadas se juntan. Crean el sello superior de la bolsa inferior y el sello inferior de la bolsa superior. Mientras estas mordazas permanecen cerradas, el aparato de llenado integrado —como una pesadora multicabezal o una llenadora de tornillo sin fin— dispensa una cantidad precisa de producto. El producto cae entonces por gravedad a través del tubo y dentro de la bolsa.

Paso 7: Corte y descarga

Una vez que el producto llena la bolsa, una cuchilla afilada avanza. Generalmente integrada en el conjunto de la mordaza de sellado horizontal, corta la bolsa terminada, separándola del tubo de film. A continuación, las mordazas se abren y la máquina descarga la bolsa sellada. Normalmente, esta se desplaza a una cinta transportadora o a un contenedor de recogida. Esto completa un ciclo. Inmediatamente, la máquina comienza el siguiente, repitiendo el proceso a gran velocidad.

Tipos de configuraciones de sellos

Tipos de sellos

El sellado vertical es un elemento fundamental en la confección de la bolsa. Las máquinas VFFS suelen crear dos tipos principales de sellado: el sellado por solapa o el sellado por aletas. La elección entre ambos depende del film de envasado y de la estética deseada para el producto final.

Sello de solapa

En el sellado por solapamiento, los fabricantes superponen los dos bordes exteriores de la película. El sellado se crea uniendo la capa interna de un borde con la capa externa del otro, lo que da como resultado un sellado plano y uniforme en la parte posterior de la bolsa. Una ventaja clave del sellado por solapamiento es su eficiencia, ya que utiliza menos material por bolsa en comparación con el sellado por aletas. Sin embargo, solo es adecuado para películas cuyas capas interna y externa pueden unirse entre sí.

Sello de aleta

Los fabricantes crean un sellado de aleta uniendo y sellando las dos superficies internas de los bordes de la película. Esto crea un sello que sobresale de la parte posterior de la bolsa, asemejándose a una aleta. Si bien requiere un poco más de material, el sellado de aleta es necesario para películas con capas o recubrimientos de barrera especiales. Estos impiden que las superficies interna y externa se sellen entre sí. Por lo tanto, garantiza un sellado fuerte y confiable al unir las dos capas internas compatibles.

Sistemas de llenado para máquinas VFFS

Elegir el sistema de llenado adecuado

El sistema de llenado es un componente esencial que funciona en conjunto con la máquina VFFS. Garantiza que se dispense la cantidad correcta de producto en cada bolsa. La elección del sistema de llenado depende de las características del producto, como su consistencia, fluidez y la precisión de llenado requerida. A continuación, se describen los tipos de sistemas de llenado más comunes.

Llenadores volumétricos de vasos

Los dosificadores volumétricos son ideales para productos granulados de flujo libre como arroz, azúcar o semillas. Este sistema utiliza una serie de vasos ajustables para medir el producto por volumen. Si bien es sencillo y económico, puede ofrecer menor precisión para productos con densidades variables.

Rellenos de barrena

Los ingenieros diseñan dosificadoras de tornillo sin fin para productos en polvo y granulados como harina, especias o café molido. Una dosificadora de tornillo sin fin utiliza un tornillo giratorio para dispensar una cantidad precisa de producto. Ofrece alta precisión y es lo suficientemente versátil como para manejar una amplia gama de densidades de producto.

Rellenos de pistón

Las llenadoras de pistón son la opción preferida para productos líquidos y semilíquidos como salsas, cremas o geles. Una llenadora de pistón utiliza un pistón para aspirar y dispensar un volumen preciso de producto. Por consiguiente, puede manejar una amplia gama de viscosidades con gran precisión.

Pesadoras combinadas (Pesadoras de cabezales múltiples)

Las básculas combinadas son ideales para productos con pesos y formas irregulares, como aperitivos, dulces o productos congelados. Una báscula combinada utiliza varios cabezales de pesaje para calcular la combinación perfecta de productos y alcanzar el peso deseado. Por ello, ofrece una precisión excepcional a altas velocidades.

Tipos de máquinas VFFS

Categorías de máquinas

Los fabricantes pueden clasificar las máquinas VFFS según sus sistemas de movimiento y accionamiento. Comprender estas diferencias es fundamental para seleccionar la máquina adecuada para cada aplicación. En última instancia, esto repercute directamente en la velocidad de producción, la precisión y el coste.

Movimiento intermitente frente a movimiento continuo

La principal diferencia en el funcionamiento de las máquinas VFFS radica en cómo la máquina maneja la película durante el proceso de sellado.

Máquinas de movimiento intermitente: En este diseño, el transporte de la película se detiene momentáneamente para que se realice el proceso de sellado y corte horizontal. Este movimiento intermitente es mecánicamente más sencillo. Sin embargo, limita la velocidad general de la máquina. Las máquinas de movimiento intermitente son ideales para aplicaciones donde la alta velocidad no es el requisito principal. También funcionan bien con productos que necesitan más tiempo para asentarse en la bolsa antes del sellado.

Máquinas de movimiento continuo: Como su nombre indica, la película se mueve continuamente sin detenerse. Los ingenieros diseñan las mordazas de sellado horizontales para que se muevan junto con la película mientras sellan y cortan. Esto permite velocidades de producción significativamente mayores. Por lo tanto, estas máquinas son ideales para operaciones de alto volumen donde maximizar el rendimiento es un objetivo clave.

Sistemas neumáticos frente a sistemas servoaccionados

El sistema de accionamiento que impulsa las partes móviles de la máquina, en particular las mordazas de sellado, es otro factor diferenciador crucial.

Máquinas neumáticas VFFS: Estas máquinas utilizan aire comprimido para accionar los mecanismos de sellado y corte. Los sistemas neumáticos se caracterizan por su fiabilidad, diseño sencillo y menor coste inicial, lo que los convierte en una opción accesible para muchas empresas. Sin embargo, suelen ofrecer un control de movimiento menos preciso. Además, funcionan a velocidades más bajas que los sistemas servoaccionados. También tienden a tener un mayor consumo energético debido a la necesidad de un suministro constante de aire comprimido.

Máquinas VFFS servoaccionadas: Estas máquinas avanzadas utilizan servomotores eléctricos para controlar el movimiento de sus componentes. Los servomotores proporcionan un control excepcionalmente preciso de la posición, la velocidad y el par. Como resultado, ofrecen mayor precisión, velocidades de producción más rápidas y mayor flexibilidad para manejar diferentes materiales y formatos de embalaje. Si bien su inversión inicial es mayor, las máquinas servoaccionadas son más eficientes energéticamente. Además, ofrecen un rendimiento superior para aplicaciones exigentes de alto volumen. .

Materiales de embalaje y tipos de películas

La selección de películas importa

La versatilidad de las máquinas VFFS se extiende a la amplia variedad de materiales de embalaje que pueden procesar. La película, o rollo de película, es la base del embalaje final. Sus propiedades son cruciales para la protección del producto, su vida útil y la imagen de marca. Estos materiales abarcan desde películas simples de una sola capa hasta laminados multicapa complejos.

Materiales comunes para películas

Los fabricantes suelen utilizar los siguientes materiales en aplicaciones VFFS:

Polietileno (PE): Un plástico común y flexible utilizado en una amplia gama de productos.

Laminados: Películas multicapa que combinan materiales como poliéster (PET), polipropileno (PP) y papel de aluminio. Estas ofrecen propiedades de barrera mejoradas contra la humedad, el oxígeno y la luz. Los fabricantes suelen utilizarlas para productos alimenticios con el fin de garantizar su frescura.

Laminados de papel: Ofrecen un aspecto y una sensación más naturales. Los fabricantes suelen utilizarlas para productos orgánicos o artesanales.

Características especiales de la película

Además del material base, los fabricantes pueden producir películas con características especiales. Estas mejoran la comodidad del consumidor y la funcionalidad del producto. Algunos ejemplos son los cierres resellables, las válvulas de liberación de gas unidireccionales (esenciales para productos como el café fresco que libera CO2) y las muescas de rasgado preaplicadas para facilitar la apertura [1]. Por lo tanto, seleccionar la película adecuada es una decisión crucial, ya que influye en todo, desde la eficiencia de la producción hasta la experiencia del usuario final.

Industrias y aplicaciones

Aplicaciones de amplio alcance

La adaptabilidad y eficiencia de las máquinas VFFS han propiciado su amplia adopción en diversos sectores. Su capacidad para procesar distintos productos y crear soluciones de envasado personalizadas las convierte en una herramienta indispensable para:

Alimentos y bebidas: Este es el sector más grande para las aplicaciones VFFS. Desde aperitivos como patatas fritas y frutos secos hasta polvos como harina y especias, e incluso líquidos como salsas y aderezos, las máquinas VFFS envasan una amplia gama de productos alimenticios.
Café: La industria del café depende en gran medida de las máquinas VFFS para crear bolsas herméticas. Estas, a menudo equipadas con válvulas unidireccionales, preservan la frescura y el aroma de los granos tostados y el café molido.
Comida para mascotas: Las máquinas VFFS envasan de todo, desde piensos secos y golosinas hasta suplementos. Se adaptan a una amplia gama de tamaños de bolsas y materiales necesarios para el mercado de alimentos para mascotas.
Productos farmacéuticos y médicos: Para el envasado de polvos, gránulos y pequeños dispositivos médicos, la precisión y las capacidades de esterilidad de las máquinas VFFS son esenciales.
Bienes de consumo envasados: Productos como detergentes, pequeños artículos de ferretería y otros artículos para el hogar se envasan frecuentemente utilizando la tecnología VFFS.
Agricultura: Las semillas, los fertilizantes y otros productos agrícolas granulados se benefician de un envasado eficiente mediante sistemas VFFS robustos.

Ventajas de la tecnología VFFS

Beneficios clave

El uso generalizado de las máquinas de envasado vertical (VFSS) demuestra sus numerosas ventajas frente a otros métodos de envasado. Para las empresas que buscan automatizar y ampliar sus operaciones, los beneficios son innegables.

Producción de alta velocidad: Con una capacidad de producción de entre 30 y más de 300 bolsas por minuto, las máquinas VFFS ofrecen un rendimiento significativo, lo que aumenta drásticamente la capacidad de producción.
Eficiencia de costes: Al fabricar bolsas a partir de rollos de material, las máquinas VFFS reducen significativamente el coste por envase en comparación con el uso de bolsas prefabricadas. Esto se traduce en un ahorro sustancial en costes de material a largo plazo.
Diseño que ahorra espacio: La orientación vertical de las máquinas VFFS les confiere un tamaño mucho menor que el de sus homólogas horizontales. En consecuencia, ahorran valioso espacio en la planta de producción.
Flexibilidad y versatilidad: Los operarios pueden ajustar rápidamente las máquinas VFFS para producir una amplia gama de tamaños y formatos de bolsas. La facilidad para cambiar el tubo formador permite realizar cambios rápidos entre diferentes productos y estilos de embalaje.
Reducción de residuos materiales: El control preciso sobre la película y el proceso de fabricación de bolsas minimiza el desperdicio de material. Esto contribuye a una producción más sostenible y rentable.
Automatización e integración: Los fabricantes diseñan las máquinas VFFS para la automatización. Se integran perfectamente en una línea de envasado completa, incluyendo llenadoras, controladoras de peso, encajadoras y paletizadoras. Esto crea una solución de final de línea totalmente automatizada.

Consideraciones clave a la hora de elegir una máquina VFFS

Tomar la decisión correcta

Elegir la máquina VFFS adecuada es una inversión importante. Requiere considerar cuidadosamente varios factores. Una evaluación exhaustiva de sus necesidades específicas le garantizará elegir un sistema que no solo cumpla con sus requisitos de producción actuales, sino que también pueda crecer al ritmo de su negocio.

Características del producto: Las propiedades físicas de su producto —ya sea polvo, líquido, sólido o granulado— serán el factor determinante principal del sistema de llenado requerido.
Volumen de producción: La cantidad de bolsas que necesitas producir por minuto determinará si es más apropiada una máquina de movimiento intermitente o continuo. También indicará si se necesita un sistema neumático o servoaccionado.
Tamaño y formato de la bolsa: Tenga en cuenta la variedad de tamaños y estilos de bolsas que necesita producir. La máquina debe ser compatible con los tubos de formado necesarios. Además, debe ofrecer la flexibilidad necesaria para realizar cambios rápidos de formato si produce varios productos.
Requisitos de precisión: El valor de su producto y los estándares de la industria determinarán la precisión de llenado requerida. Los productos de alto valor justifican la inversión en sistemas de llenado más precisos, como las pesadoras combinadas.
Presupuesto: El coste de la inversión inicial es un factor importante. Las máquinas neumáticas ofrecen un punto de entrada más bajo. Por otro lado, las máquinas servoaccionadas, aunque más caras, proporcionan un mayor rendimiento y menores costes energéticos a largo plazo.
Mantenimiento y soporte: Evalúe la reputación del fabricante en cuanto a fiabilidad, servicio y soporte. Una máquina compleja requiere mantenimiento especializado. Además, el tiempo de inactividad puede resultar costoso.
Escalabilidad futura: Considere la trayectoria de crecimiento de su negocio. Una máquina que pueda actualizarse o adaptarse para manejar mayores volúmenes o diferentes productos en el futuro puede ser una inversión más inteligente a largo plazo.

Conclusión

El Sellador de llenado y formado vertical La máquina es una maravilla de la automatización del envasado. Se trata de un sistema sofisticado que transforma sin problemas un simple rollo de película en un producto terminado, listo para su comercialización. Al comprender la compleja interacción de sus componentes —desde el control preciso de los sistemas de transporte y tensión de la película hasta el movimiento sincronizado de las mordazas de sellado y las cuchillas— podemos apreciar la ingeniería que impulsa las operaciones de envasado modernas. Además, el proceso VFFS demuestra el poder de la automatización para ofrecer velocidad, eficiencia y uniformidad a gran escala.

Para cualquier empresa dedicada a la producción de bienes envasados, la tecnología VFFS ofrece una solución eficaz. Aumenta la productividad, reduce costes y mejora la calidad del producto. Su versatilidad en una amplia gama de productos e industrias, junto con su eficiencia inherente y su diseño compacto, garantiza que la máquina de formado, llenado y sellado vertical seguirá siendo un pilar fundamental del sector del envasado durante muchos años.

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