Automatización y control de calidad en procesos de limpieza industrial

Una calidad de proceso elevada y estable, así como ahorros en energía, recursos y costes operativos: requisitos que deben cumplir hoy en día los procesos de limpieza basados en agua. Para satisfacer estas exigencias de forma segura y eficiente, Ecoclean ha desarrollado el innovador sistema Lab-on-a-Chip. Este mantiene la calidad de los baños de limpieza y enjuague a un nivel óptimo mediante análisis automatizados basados en diversos métodos de medición. La nueva tecnología Smart-Drying permite el control y la optimización inteligentes, basados en IA, de los procesos de secado con aire caliente y vacío.

Las crecientes exigencias en cuanto a la calidad de los componentes dan lugar a procesos de limpieza más complejos. Las especificaciones de limpieza establecidas deben cumplirse de forma estable y reproducible. Esto va cada vez más acompañado de mayores obligaciones de documentación de los parámetros del proceso. Al mismo tiempo, existe la exigencia de limpiar de forma más eficiente en cuanto a energía y recursos para reducir la huella deCO₂ y los costes. A esto se suma la escasez de personal especializado con la formación y los conocimientos de limpieza adecuados.

Ecoclean responde a esta situación con desarrollos innovadores como el sistema Lab-on-a-Chip (LOC) y la tecnología Smart-Drying para la supervisión automatizada y el control inteligente de la calidad de la limpieza. Estas soluciones garantizan que los procesos de limpieza y secado se desarrollen de forma óptima y, gracias al registro constante de los parámetros, también cumplen con los requisitos de documentación.

Hasta ahora, para analizar la concentración de los medios de limpieza o pasivación, así como la contaminación del baño, se requerían los más diversos sensores, que se utilizaban en los baños adaptados al medio o proceso correspondiente. Además, las mediciones suelen requerir numerosas intervenciones manuales. La laboriosa determinación de la calidad del baño conduce a menudo a que el medio de limpieza se reponga independientemente del consumo. Del mismo modo, los cambios de baño siguen realizándose en parte en función del tiempo. Ambos factores pueden dar lugar a una calidad del baño y, por tanto, de la limpieza, que no es óptima, así como a un desperdicio de recursos.

Esto cambia con el nuevo sistema LOC, que puede integrarse tanto en instalaciones de inmersión de varios baños como en instalaciones de cámara. La combinación de diferentes métodos de medición en un solo sistema abre un amplio abanico de posibilidades en el análisis de limpiadores y baños. Y todo ello sin necesidad de equipar cada baño con diferentes sensores, así como independientemente del medio de limpieza o pasivación y del proceso utilizados. En los sistemas integrados en la instalación, el muestreo se realiza automáticamente desde las respectivas estaciones conectadas a la unidad de evaluación.

Para determinar la concentración del limpiador se dispone de los métodos de titulación, valor de pH, conductividad y, por primera vez, también la medición de la tensión superficial. Esta última permite, en los sistemas de limpieza modulares, determinar por separado la proporción de tensioactivos presente en el baño y, de este modo, permite la dosificación selectiva de este componente. La contaminación de los baños puede determinarse mediante mediciones de fluorescencia y conductividad. En el futuro, estos métodos de medición se complementarán con procedimientos para determinar la contaminación orgánica total (TOC) y la medición de partículas. Las mediciones que se realizarán con la muestra extraída del baño pueden introducirse a través del control de la instalación. Entre cada toma de muestras de los baños, un enjuague automático garantiza que los resultados se muestren sin alteraciones en la pantalla y que, en caso necesario, se inicien las acciones correspondientes, como la dosificación adicional de medio o agua, o un cambio de baño.

En la variante autónoma, también disponible, las muestras se extraen manualmente de los baños que se van a controlar; el resto del procedimiento se lleva a cabo de forma automática. En ambas alternativas, los métodos de medición se pueden combinar según las necesidades y se pueden integrar fácilmente otras funciones o nuevos métodos de medición.

El secado no solo es uno de los procesos que más energía consumen, sino que, debido al tiempo que requiere, también es el cuello de botella en la limpieza de piezas. No obstante, no es raro que surjan problemas, especialmente cuando hay que limpiar y secar componentes diferentes. Para ir sobre seguro, los procesos de secado suelen diseñarse con una duración excesiva basándose en el peor de los casos, lo que se traduce en un mayor consumo de energía con los correspondientes costes elevados y una productividad reducida.

Por lo tanto, el objetivo es obtener piezas secadas de forma óptima de la instalación con un consumo mínimo de energía y tiempo. Ecoclean lo ha llevado a la práctica con la tecnología inteligente Smart Drying, basada en IA, para procesos combinados de secado por aire caliente y vacío. La base es un sensor de humedad y temperatura desarrollado específicamente para esta aplicación, que ya forma parte del equipamiento estándar en diversos tipos de instalaciones del fabricante.

Para controlar el secado de forma optimizada en cuanto a tiempo y energía, el modelo de IA de la tecnología Smart Drying se entrenó inicialmente con los datos de miles de ensayos de secado con los más diversos componentes y parámetros objetivo. Basándose en estos conocimientos, la IA evalúa la calidad del proceso de secado en curso mediante el análisis de los parámetros de humedad, temperatura y presión en la cámara de proceso. A continuación, decide qué acción es la más adecuada para lograr un secado óptimo. Esto puede ser, por ejemplo, la inyección de aire caliente en el caso de piezas de pared delgada o piezas de plástico. Para el uso de la tecnología Smart Drying son esenciales procesos técnicamente estables y reproducibles, que garanticen que en la cámara de proceso de la siempre se den las mismas condiciones. Las juntas desgastadas o los sensores que no se calibran regularmente, por ejemplo, provocan variaciones en este sentido.

Entre los próximos pasos de desarrollo de Ecoclean se encuentra la aplicación de los conocimientos del aprendizaje automático al uso de la IA para el control y la optimización de los procesos de limpieza y enjuague.