El mundialmente famoso fabricante de donas está actualizando sus drives Siemens para optimizar la producción, ahorrar costos, mejorar la seguridad de los trabajadores y permitir el monitoreo remoto de los equipos.
Las donas son, obviamente, lo primero que te viene a la mente cuando escuchas el nombre de Krispy Kreme. Pero para aquellos interesados en la automatización y la fabricación, se están perdiendo una gran parte de la historia de Krispy Kreme si no están familiarizados con las operaciones de construcción de maquinaria de la empresa.
Este aspecto de las operaciones de Krispy Kreme no es nada nuevo, ya que la empresa ha diseñado y construido máquinas patentadas desde los primeros días de la empresa. En la actualidad, la sede de la empresa en Winston Salem, Carolina del Norte, está en un edificio de más de 9.700 metros cuadrados que alberga operaciones de investigación, diseño, pruebas, ingeniería y producción.
John Priddy, gerente de fabricación de Krispy Kreme, instala el kit G120 en la sección de freidora de una máquina de donas.Foto cortesía SiemensLas máquinas y los equipos de procesamiento construidos allí usan accionamientos y controles de Siemens, integrados por Think PLC, el consultor de ingeniería de automatización de Krispy Kreme.
“Ellos diseñan y fabrican todas sus máquinas de producción, desde extrusoras y transportadores hasta el empaque, incluida su famosa cascada de glaseado”, dice Bobby Cole, presidente de Think PLC.
Cole afirma que la velocidad a la que una dona extruida se mueve a través del almacén es “un problema demasiado importante. A lo largo del proceso, la manteca se mantiene dentro de un rango exacto de temperatura. Las donas se cocinan por ambos lados durante un número preciso de segundos en cada lado y el transportador de enfriamiento recorre la tienda en un número determinado de minutos”.
Actualización a través de acondicionamiento
Recientemente, Krispy Kreme ha estado actualizando sus operaciones de manufactura en función de los conocimientos de los técnicos de servicio, los gerentes de tienda y los clientes de la empresa. Patrick Betson, director de manufactura de equipos de Krispy Kreme, dice que esta retroalimentación ha llevado a varias mejoras que abordan el aumento del tiempo de actividad y el tiempo medio antes de fallar.
“Antes de que hubiera mucha publicidad sobre Industria 4.0 e IoT (Internet de las cosas), Bobby Cole y yo hablábamos a menudo sobre los datos que podría generar un monitoreo de máquinas más avanzado”, dice Betson. “Se hizo cada vez más claro que al integrar los últimos controladores y unidades de Siemens en nuestras máquinas y conectarlos mediante comunicaciones Profinet, podríamos comenzar a poner esos datos a trabajar”.
Para permitir actualizaciones y adaptaciones de automatización consistentes en las tiendas existentes y planificar la implementación de equipos en nuevas tiendas, Think PLC necesitaba determinar la forma más rápida y rentable de integrar la tecnología de variador de frecuencia (VFD) Siemens Sinamics G120 en más de 600 tiendas en todo el mundo.
Esto llevó a Betson y Cole a desarrollar un kit de actualización que permitiría a cada tienda agregar rápidamente nuevos componentes y software a su hardware existente.
La clave de la idea de modernización de Think PLC fue aprovechar las tarjetas SD utilizadas en los accionamientos y controles de Siemens que ya se encuentran en las tiendas Krispy Kreme. Fue un enfoque viable porque Krispy Kreme mantuvo el conjunto único de parámetros de mecanizado y procesamiento de cada tienda en las tarjetas SD. Como resultado, las tiendas solo necesitan un contratista local para actualizar los paneles de control heredados, incluidas las piezas de seguridad y el cableado eléctrico.
Betson y Cole modernizaron todas las tiendas Krispy Kreme en Australia en cinco días utilizando su concepto de kit de actualización tecnológica.Foto cortesía Siemens“El propósito principal del kit era reemplazar las unidades Siemens Micromaster más antiguas con unidades Siemens Sinamics G120”, explica Cole. “La tarjeta SD del kit tiene un software que modificamos; y con un par de giros de algunos interruptores, la unidad se programa automáticamente. Alguien sin ninguna experiencia en control puede volver a cargar el nuevo software en los nuevos drives y los nuevos PLC”.
Según Cole, el kit de actualización permite que una tienda reemplace sus unidades y controles en aproximadamente dos horas, lo que ahorra tiempo y costos significativos asociados con el desplazamiento de un técnico de control a una tienda Krispy Kreme para realizar el trabajo.
Para probar el concepto del kit de actualización, Krispy Kreme y Think PLC probaron la instalación y el uso del kit en su planta de fabricación en Winston-Salem, N.C., seguido de pruebas en varias tiendas de la región. Durante estas pruebas, las nuevas unidades y PLC se instalaron sin problemas y las tarjetas SD se actualizaron automáticamente y coincidieron con todos los parámetros anteriores de la tienda. Para probar aún más el concepto, Cole y Betson modernizaron todas las tiendas Krispy Kreme (más de 30) en Australia en cinco días usando los kits.
Control de fritada
Durante el proceso de freír las donas, el bombeo de la manteca caliente es fundamental para mantener la calidad óptima de las donas y el recuento de productos. Cuando el caudal no se mantiene en la constante deseada, los problemas de viscosidad se convierten en un problema, ya que los trozos de masa no se pueden filtrar de la manteca derretida correctamente. Esto conduce a variaciones de temperatura, lo que provoca el desarrollo de puntos calientes.
El variador Sinamics G120 aborda estos problemas del motor de la bomba mientras informa el estado operativo de cada motor. El variador también asegura que las temperaturas del motor de la bomba se mantengan por debajo del umbral de daño por calor.
Cole explica que la unidad puede abordar los problemas del motor de la bomba a través de su capacidad para establecer y mantener una curva que asegure el flujo más eficiente a baja y alta velocidad, desde 7 hercios hasta 90 hercios. Con las nuevas unidades, “la precisión del tiempo de fritura ha aumentado en 12 %, lo que da como resultado un producto más consistente con menos desperdicio”, dice. “Una gran ventaja del drive es que puede hacer funcionar un motor lento sin el aumento habitual de la temperatura del motor. Cuando hace funcionar un motor a muy bajos hercios, genera una gran cantidad de corrientes de Foucault. Hace tanto calor que no puedes tocar el motor. Y cuando sobrecalienta las laminaciones de un motor, disminuye considerablemente la vida útil del motor. Pero podemos monitorear cada unidad a través del portal Siemens TIA (Totally Integrated Automation), y hemos visto que el amperaje se redujo en casi un 17 % y la temperatura del motor se redujo en un 34 %. Esperamos que esto duplique con creces la esperanza de vida de cada bomba”.
Las unidades Sinamics G120 también abordan los problemas de seguridad de los trabajadores a través de su redundancia triple-cuádruple, dice Cole. “Los nuevos variadores y PLC que se reacondicionan en cada tienda se integran con los circuitos de monitoreo de seguridad de Siemens existentes, incluidos los mecanismos de seguridad automatizados y los botones de parada de emergencia. Por ejemplo, si se rompiera una manguera en la bomba de manteca, el flujo se detendría en 100 milisegundos”, dice.
Acceso remoto a través de TIA
Usando el portal Siemens TIA, Think PLC puede acceder a cualquiera de las unidades Siemens G-120 de forma remota.
Cole describe el uso del portal TIA a través de su teléfono inteligente como estar en una tienda Krispy Kreme en la interfaz del operador del drive.
Una tienda puede producir doce mil donas por hora. El rendimiento del motor de la bomba en la tienda se puede ver a través del portal TIA de Siemens para diagnosticar, solucionar problemas, mantener y prevenir interrupciones en el flujo de producción.Foto cortesía Siemens“Cuando abre la puerta de la unidad, una gran pantalla presenta cualquier mensaje de falla”, dice. “Selecciona un mensaje de falla y recibe el código de falla relacionado que, en el pasado, tendría que buscar en el manual del usuario. Ahora, toda la información que necesita (los detalles, qué verificar, cómo restablecer) está en la pantalla. Las pantallas de diagnóstico lo ayudan a depurar el problema. Más allá de esto, las fallas y las alarmas se pueden registrar en la nube para que se puedan estudiar las tendencias en el transcurso de un año y se puedan identificar y abordar las fallas de una máquina en particular. También puedo ver cuántos cortes se hicieron hoy en la extrusora. Puedo ver cuántas fallas ocurrieron a lo largo del día en esa máquina. Puedo ver cuál era la temperatura promedio en el tanque de manteca. Puedo llamar al gerente de servicio local y decir: 'Escuche, la próxima vez que haga un mantenimiento preventivo en esa tienda, debe enviar un nuevo motor de bomba, porque tendrá múltiples fallas en un corto período de tiempo. Tenga esas piezas en su camión y no necesitará hacer un segundo viaje’”.
John Priddy, gerente de fabricación de Krispy Kreme, instala el kit G120 en la sección de freidora de una máquina de donas.Foto cortesía Siemens
