Logística en suministro de tinta, del cubo al sustrato: clave para asegurar eficiencia en el flujo de trabajo flexográfico

¿Qué importancia tiene el control de procesos?
En una época marcada por tirajes más cortos, elevados costos de operación y un alto nivel de exigencia en cuanto a calidad, los impresores de empaques tienen que aprovechar cualquier oportunidad para eliminar el desperdicio de materiales del flujo de trabajo, algo que solo es posible si se tiene un control total de los procesos. Esto es especialmente cierto en la impresión flexo, en la que el rendimiento depende del funcionamiento armónico de muchos componentes.

Una gestión eficiente del suministro de tinta es fundamental para asegurar la rentabilidad de la empresa, y ya no digamos su reputación. La calibración de las fórmulas de tintas requiere una precisión máxima. Unos resultados de impresión uniformes, precisos, con acabados muy brillantes y sin contaminación dependen en gran medida de regular de forma ajustada el flujo, la viscosidad y la presión de la tinta o el agente de recubrimiento, desde el cubo hasta el punto en que se aplica al sustrato, y eso exige una condición: "Control total de la logística del suministro de tinta".

¿Por qué controlar la tinta manualmente no es apropiado hoy?
El método convencional de regular la tinta consiste en rellenar manualmente las cámaras con tinta, pero la intervención manual y los sistemas en los que la tinta queda expuesta a la atmósfera exterior tienen limitaciones. Se trata de una tarea intensiva y constante con riesgo de errores. Además, las bandejas abiertas favorecen la evaporación, y sin un sistema de suministro resulta imposible devolver la tinta no utilizada al cubo de forma eficiente tras la producción. La limpieza manual de la cámara es una tarea ardua que repercute seriamente en la productividad cuando se necesitan varios colores en una máquina de impresión. En las máquinas de tambor central, la posibilidad de efectuar ese control es limitada porque muchas zonas de la máquina no son accesibles o visibles sin la ayuda de elementos como escaleras.

Además, las tendencias generales del mercado hacen necesario un suministro de tinta más sofisticado:

• Lograr calidad en la tinta es un reto cada vez mayor: las marcas--- no aceptan desviaciones visibles de calidad en la presentación de los empaques, que deben incluir cada vez más colores y precisan fórmulas cada vez más complejas. Por ejemplo, los impresores de empaques comentan que hoy en día un trabajo estándar puede contener hasta 6 colores de cuatricromía y dos colores directos (Pantone).


• La tendencia a tirajes más cortos, en particular, ha hecho que los tiempos de configuración y los desperdicios de arranque resulten más costosos. Sabemos que fabricantes de empaques flexibles y cartón corrugado que han visto disminuir el volumen de sus pedidos en 35% −de 70.000 m² a unos 45.000 m²− en solo tres años, debido a la voluntad de los minoristas de reducir los costos de posesión de stocks haciendo pedidos de menor volumen más a menudo. No obstante, la limpieza de las cámaras y la configuración de las fórmulas exigen la misma precisión y dedicación si se producen 10.000 m² que si se producen 10 millones.


• La necesidad de controlar costos es aún mayor debido al costo de operación de una máquina de impresión flexográfica, que puede oscilar entre 250 euros y 1000 euros por hora. Los impresores pueden compensar el tiempo perdido maximizando las velocidades, que en algunos casos pueden llegar hasta más de 500 m/min, pero unas velocidades más altas pueden afectar a las características reológicas de la tinta, e incrementar el costo de material desechado.


• Por último, las marcas esperan que sus proveedores mantengan prácticas seguras y responsables con el medio ambiente, entre otras razones, para preservar su reputación como fabricantes "sostenibles".

De todo ello se desprende que, hoy en día, para cumplir las expectativas de productividad, calidad y sostenibilidad, un impresor debe contar con un sistema profesional y automatizado para regular el suministro de tinta desde el cubo hasta la impresión, y mantener ese frágil equilibrio en todo momento.

¿Cuáles son las oportunidades de mejora que hay en el flujo de trabajo?
Los criterios de referencia claves y generalmente aceptados para medir la repercusión del suministro de tinta en el rendimiento general son el tiempo de producción, el consumo y la mano de obra. Un estudio detenido de los flujos de trabajo de los impresores flexográficos de banda ancha que utilizan el método de suministro manual de tinta en Dinamarca permitió a TRESU obtener información sobre dónde se hallaban las oportunidades de mejora. En el 2014, a lo largo de siete meses, estuvimos midiendo el rendimiento en cuanto a tiempo de producción y consumo en siete etapas del proceso, que iban desde la preparación hasta el acabado.

Tiempo de producción
El tiempo medio dedicado a cada fase del flujo de trabajo en cada una de las máquinas de impresión estudiadas fue el siguiente:

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El estudio reveló que había mucho margen de mejora:

• Una máquina de impresión flexo de banda media a ancha suele funcionar aproximadamente a un 55% de eficiencia, pues el 45% restante se pierde con el tiempo de preparación.


• El 27% del tiempo se perdía en el ajuste de la viscosidad, el flujo y la presión al iniciar repeticiones de trabajos, así como en la limpieza tras la producción.

El tiempo perdido depende del número, la accesibilidad y el peso de los componentes que haya que sustituir o limpiar durante los trabajos o entre un trabajo y el siguiente. Por ejemplo, limpiar cada cámara puede suponer hasta 45 minutos, y sustituir una rasqueta puede requerir varios minutos si no existe un mecanismo seguro para fijarla y soltarla.

Consumo
A través de informes de gestión, se pudo detectar cómo la falta de control del suministro de tinta provocaba un consumo excesivo de sustratos, tintas, líquidos de limpieza y energía.

Los sustratos, el consumo que representa un mayor costo, especialmente para los impresores de banda media y ancha, constituyen entre 60% y 90% del desperdicio total. Sin un control satisfactorio de la tinta, se puede perder papel o película por los siguientes motivos

• Residuos de arranque, provocados por la calibración de fórmulas «por ensayo y error».


• Salpicaduras


• Y lo más costoso: rechazos de materiales a causa de la presencia de ampollas o sombras.

La tinta y los aditivos representan hasta 20% de los costos por desperdicios. En aquellas situaciones en que la tinta o el agente de recubrimiento quedan expuestos a la atmósfera exterior, el desperdicio viene ocasionado por lo siguiente:

• Formación de espuma


• Imposibilidad de devolver las tintas al cubo al final de la tirada, lo que puede provocar un desperdicio de hasta 20 litros por cada cámara/unidad.


• La necesidad de rellenar constantemente las bandejas con tinta o diluyentes a causa de la evaporación, algo que también supone un grave riesgo de incendio y para la salud.

Los líquidos de limpieza (agua, solventes y detergentes) representan  5% de los costos. La energía, que constituye 1-2% de los costos, tiene un costo mayor cuando se utilizan tintas solventes, ya que en ese caso se necesitan bombas neumáticas, porque las bombas eléctricas, más baratas, están prohibidas por riesgo de explosión.

¿Qué podemos aprender de esta experiencia sobre la optimización del suministro de tinta?
Las experiencias de la muestra de fabricantes de empaques daneses que observamos muestran claramente que es necesario dedicar gran atención al diseño del sistema de suministro. Este diseño debe ofrecer:

• Un sistema cerrado que impida la interacción entre la tinta y la atmósfera exterior en todo momento.


• Automatización de los controles y de las configuraciones de las fórmulas de tinta.


• Reducción de las tareas de mantenimiento.


• Acceso fácil y seguro.

Por ese motivo, además de por su fiabilidad, velocidad y precisión, el control de tinta automático, con sistemas de suministro de tinta que bombean tinta o barniz en la máquina de impresión y rasquetas de cámara cerrada que depositan el material directamente en las celdas del rodillo anilox, es esencial en las máquinas de impresión de hoy en día.

¿Cómo funciona el sistema?
La clave para el control es que se trate de un sistema de suministro de tinta cerrado: esto permite regular de forma armónica y precisa el flujo, la presión y la viscosidad, lo que a su vez determina la densidad de la tinta, la uniformidad de la cobertura y la ganancia de punto.

La solución para esa regulación es un sistema de suministro de tinta conectado por medio de mangueras a una rasqueta de cámara cerrada. Estos componentes deben considerarse como un todo, ya que son interdependientes: el sistema de suministro reabastece automáticamente la cámara en cantidades calibradas de forma precisa, a medida que las celdas del rodillo anilox van absorbiendo la tinta mientras este gira.

Sistema de suministro de tinta
El sistema de suministro gestionado por software es el mecanismo de medición y control. Sus funciones ponen de manifiesto la interrelación que existe entre flujo, presión y viscosidad.

El flujo se mide contando los impactos de la bomba, y multiplicándolos por el volumen de un impacto, que se puede estimar con una precisión del 2,5%. Contabilizar los impactos asegura que el sistema de suministro bombea cantidades precisas de tinta nueva a la cámara en el momento oportuno.

Con la presión óptima se asegura que la tinta o el agente de recubrimiento no contenga burbujas de aire, tanto cuando se encuentra en la cámara como cuando pasa por las celdas del rodillo anilox. El sistema de suministro regula la presión basándose en las mediciones efectuadas en la entrada de la cámara y las compensaciones por las variaciones en las longitudes de cámara y la viscosidad de la tinta. La presión se mantiene constante manteniendo la profundidad de la cámara. El operario aumenta la presión de modo que se forme una pared de tinta en el punto en que las celdas del rodillo entran en contacto con la rasqueta. De este modo se impide la entrada de burbujas de aire y se evita así la formación de espuma que puede provocar la aparición de ampollas.

Una vez que el flujo se ha estabilizado, la válvula de regulación de aire bloquea la presión del aire hacia la bomba. Dado que tanto la presión en el interior de la cámara como la presión del aire hacia la bomba son estables, solo un cambio en la resistencia de la tinta puede modificar la frecuencia de bombeo. La resistencia de la tinta, que se mide como viscosidad, se determina mediante el software del sistema de suministro, a partir de una frecuencia de bombeo conocida. De este modo se mantiene el suministro de tinta sin necesidad de intervención humana.

El software, especialmente desarrollado, no solo controla el flujo, sino que también almacena los datos de viscosidad, flujo y presión para cada trabajo, de modo que puedan recuperarse fácilmente. Según nuestro estudio, el ahorro potencial que se derivaría de todo ello es significativo, ya que más de una séptima parte del tiempo de inactividad se debía a la preparación manual de trabajos repetidos.

El sistema de suministro también asegura una forma precisa de devolver la tinta al cubo, así como una limpieza rápida y completa de la cámara sin necesidad de intervención manual.

Un sistema de limpieza asegura que la cámara esté libre de residuos, de modo que la tinta se retira del sistema. Los ciclos de limpieza para las tintas solventes, por ejemplo, en una máquina de impresión de ocho colores, duran hasta 10 minutos, mientras que para las tintas de base acuosa se necesitan entre 10 y 15 minutos. El consumo de solvente durante la limpieza es de 10-15 litros en dos ciclos. Si se utiliza agua, el consumo suele ser de entre 20 y 30 litros, y menos de un litro de detergente. Además, dado que la medición del flujo asegura una precisión de hasta un litro, el sistema de suministro puede devolver al cubo de forma segura hasta el 90% de la tinta o el agente de recubrimiento tras la producción.

El ahorro obtenido con la reducción del desperdicio de material y del tiempo de parada aumenta cuando hay varias estaciones de color. En la industria del cartón corrugado, el retrofit con una cámara cerrada y con un equipo de suministro automático puede suponer un retorno sobre inversión en un tiempo entre 3 a 12 meses. Tras cada trabajo, se pueden devolver al cubo 19 de los 20 litros restantes en cada estación de color.

Rasqueta de cámara cerrada
El sistema de rasqueta de cámara cerrada presenta una cámara hermética en la que se bombea y se hace circular la tinta. Las rasquetas están situadas en la parte superior e inferior de la pared de la cámara. La pared formada por las dos rasquetas crea un compartimento cerrado y de este modo permite un volumen de tinta controlado y homogéneo, evita fugas y facilita la limpieza y los cambios de trabajo.

Las dos finas rasquetas entran en contacto con la superficie del rodillo anilox. Una evita que la tinta se escape de la cámara, mientras que la otra retira la tinta de las áreas situadas entre celdas, de modo que se transfiera el volumen exacto de tinta o barniz, por lo que no es necesario el rodillo entintador. El volumen de las celdas del rodillo anilox determina la cantidad de tinta o barniz que se deposita, con lo que se aseguran unos resultados homogéneos sin intervención externa. Una colocación cuidadosa de la rasqueta en el rodillo anilox minimiza el desgaste de esta, lo que reduce los costos de mantenimiento y asegura una transferencia uniforme en sentido transversal.

Además de la correcta determinación del ángulo de la rasqueta, que evita la retención de aire, un sistema de cierre hermético de goma forma un compartimento perfectamente fijo y detiene las fugas de tinta entre el rodillo anilox y la cámara.

Una abrazadera permite fijar las rasquetas en la posición correcta y soltarlas con facilidad, lo que hace posible realizar cambios en tan solo un minuto. Los sistemas avanzados incluyen un dispositivo totalmente automático de limpieza de las mangueras de la cámara y el rodillo anilox de la máquina de impresión.

Los sistemas de rasqueta de cámara cerrada se adaptan según la anchura de impresión y el volumen de tinta o barniz deseado. Las posibilidades van desde casetes cerrados, para las máquinas de impresión de etiquetas, hasta tipos de 3.500 mm de ancho, para impresión de cartón corrugado, e incluso anchuras mayores.

¿Cuáles son las opciones?
Los equipos auxiliares gestionados por medio de software, junto con los equipos de dosificación y pruebas, contribuyen significativamente a lograr una calidad uniforme y eliminar el desperdicio de materiales del flujo de trabajo de la tinta.

Existen varios grados de control. El control del flujo, la presión y la viscosidad deberían considerarse un requisito mínimo. En función del presupuesto y de los volúmenes de producción, puede plantearse el control adicional del consumo de tinta, la temperatura, los niveles de pH, el peso y la refrigeración, que ofrecen valor añadido.

¿Qué factores determinan una retro-adaptación?
Los sistemas de suministro de tinta se pueden incorporar a máquinas de impresión ya existentes con la colaboración de un proveedor que pueda gestionar el proyecto de forma sólida. Estas iniciativas de modernización permiten que máquinas de impresión con una antigüedad superior a 20 años puedan alcanzar los estándares de productividad más recientes. Para que un programa de modernización se desarrolle de forma fluida, es necesaria una estrecha colaboración entre el proveedor y el personal técnico del cliente, a fin de conocer las especificaciones y entender el funcionamiento: las conexiones para el material de desecho, la limpieza, el agua y los solventes; el tipo de alimentación eléctrica y de suministro de aire... La antigüedad de la máquina también puede hacer necesario un diseño a medida. Además, en casos de altura extrema, se pueden requerir estaciones de bombeo de tinta adicionales.

Beneficios en la calidad
El control de la impresión y el barnizado permiten obtener beneficios significativos en la calidad:

• La tolerancia de color, ΔE, es estable, ya que no se ve afectada por las condiciones no controladas de la cámara.


• No hay contaminación del aire en la cámara, lo que evita la presencia de burbujas en los resultados de impresión.


• Valores de brillo altos, lo que significa una mejor reflexión.

Beneficios en la productividad y el aprovechamiento de materiales

• Posibilidad de lograr una impresión de alta calidad a velocidades más altas.


• Fórmulas predeterminadas automáticas que aseguran que la calidad sea la correcta a la primera y, de este modo, evitan las calibraciones "por ensayo y error" en la máquina de impresión, que suponen un desperdicio de materiales en la fase inicial.


• Cobertura homogénea del sustrato con una capa uniforme de tinta o barniz, que requiere menos energía para su secado y favorece mayores rendimientos de tinta.


• Eliminación de la intervención manual, lo que permite que los operarios se centren en tareas de valor añadido.


• Ahorro de hasta 19 litros de tinta o agente de recubrimiento por cámara, gracias a la capacidad del sistema de suministro de devolver el contenido de la cámara tras la impresión.


• Eliminación de la evaporación, que mejora los rendimientos de tinta, reduce las emisiones y disminuye los peligros para la salud y el riesgo de incendios.


• Reducción de los tiempos de configuración gracias a la rápida recuperación de fórmulas de tinta predefinidas, la limpieza automática de la cámara y el cambio rápido y seguro de la rasqueta. Estos beneficios son aún mayores en máquinas de impresión con varias estaciones de color.


• Un entorno de trabajo más limpio y seguro, con menos derrames y menos equipos cerca de la máquina de impresión.

En conclusión, la logística del suministro de tinta consiste en el control de la tinta a lo largo de la cadena de suministro, desde el contenedor del fabricante de tintas hasta el momento en que se aplica al sustrato del empaque. Un entorno en el que la tinta está aislada de la atmósfera exterior favorece un nivel de calidad predecible y mejora la productividad gracias a la reducción de los tiempos de configuración. Además, asegura un entorno de trabajo libre de solventes, favorece mayores rendimientos de tinta, prolonga la vida de la tinta y reduce los costos de mantenimiento.

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