No vasto mundo da embalagem industrial, a velocidade e a consistência do mecanismo de colocação de tampas são fundamentais para a integridade do produto, a segurança e a imagem da marca. A seleção das máquinas de capsulagem é um passo crucial para os fabricantes que trabalham com grandes volumes, uma vez que influencia diretamente o nível de produção, o custo de funcionamento das máquinas e o controlo da qualidade. A máquina de capsulagem rotativa emergiu como a tecnologia de eleição em ambientes de produção exigentes e de alta velocidade.

Este manual oferece uma análise aprofundada das máquinas de capsulagem rotativa, destinada a gestores de produção, engenheiros de embalagem e decisores. Neste trabalho, iremos rever os princípios em que a máquina se baseia, as suas caraterísticas técnicas, as suas várias utilizações, bem como os principais critérios segundo os quais é necessário escolher uma máquina que se adapte especificamente às suas necessidades operacionais.

O que é uma máquina de capsulagem rotativa?

Uma máquina de capsulagem rotativa é uma máquina de embalagem automatizada que aplica e fixa as tampas nos recipientes num processo contínuo e de alta velocidade. A sua principal caraterística é o facto de ser constituída por uma torre rotativa, ou carrossel, que transporta várias cabeças de capsulagem. Os recipientes são introduzidos na máquina e cronometrados de acordo com a torre rotativa, tapados numa rotação e ejectados de volta para a linha de produção.

A principal filosofia de trabalho é o movimento constante. Ao contrário do outro sistema, que exige que o recipiente e a cabeça de capsulagem parem para realizar esta ação de capsulagem, a capsuladora rotativa realiza todo o processo enquanto o recipiente e a cabeça de capsulagem estão num movimento contínuo e fluido. Esta é a sua principal conceção, que a torna rápida e eficiente.

Para se ter uma ideia mais precisa da sua posição no mercado, é útil defini-la em comparação com outros tipos de tampadores frequentemente utilizados:

• Máquinas de tampar em linha: Estes sistemas colocam tampas em contentores que são transferidos em linha reta num transportador. A colocação de tampas é geralmente efectuada por conjuntos de rodas ou correias giratórias que selam a tampa à medida que esta vai rodando. Com uma boa aplicação, são lentos em comparação com os sistemas rotativos.
• Máquinas de tampar de movimento intermitente: Estas máquinas são tipicamente máquinas de mandril de cabeça única que param cada recipiente numa estação de colocação de tampas e aplicam e apertam a tampa, movendo depois o recipiente. Este ciclo de arranque e paragem significa que o rendimento é inerentemente limitado e é geralmente mais adequado numa linha de produção de baixa velocidade ou quando é necessário um fecho altamente específico e complexo.

Ao eliminar estas pausas, a máquina de capsular rotativa foi concebida especificamente para operações em que o objetivo principal é maximizar a produção sem comprometer a qualidade.

Como funciona a tampa rotativa: Explicação do movimento contínuo

O elevado rendimento de uma máquina de capsular rotativa é diretamente atribuído à sua conceção de movimento contínuo. A chave para reconhecer a eficiência deste processo é compreendê-lo. O fluxo de operações é uma dança mecânica finamente sincronizada que tem como objetivo atingir a máxima velocidade e uniformidade.

1. Alimentação de contentores: Os contentores são entregues numa correia transportadora de saída e são direcionados para uma roda em estrela de alimentação. Esta é um componente em forma de estrela e é maquinada com as bolsas que se ajustam exatamente ao diâmetro do contentor. Bloqueia cada contentor e cronometra com precisão a sua entrada na torre rotativa principal.
2. Sincronização com a torre: A roda em estrela rotativa de alimentação faz com que cada contentor seja colocado numa plataforma diretamente por baixo de uma cabeça de tamponamento aberta na torre principal. Neste ponto, o contentor gira num movimento circular em completa sincronização com a rotação da torre.
3. Aplicação e selagem da tampa: Isto é feito quando o contentor está a rodar com a torre e o sistema automatizado de entrega de tampas é colocado na abertura do contentor. A cabeça de tamponamento que se encontra por cima desloca-se imediatamente para baixo, segura a tampa e exerce a pressão/torque necessários para a selar. Tudo isto (colocação da tampa e posterior aperto) é feito enquanto a torre continua a rodar.
4. Descarga de contentores: No final do ciclo de colocação de tampas, o contentor nesta fase está firmemente fechado e atinge o ponto de descarga do percurso circular. Uma roda em estrela de descarga deposita-o suavemente de volta no transportador principal, e continua para a próxima parte da linha de embalagem (por exemplo, embalador de caixas ou rotulagem).

Este fluxo contínuo e sem falhas significa que vários contentores estão a ser tapados simultaneamente em diferentes pontos da rotação da torre. Uma máquina com 12 cabeças, por exemplo, está a efetuar 12 operações de capsulagem por cada rotação. Esta diferença fundamental de design é o que permite que as tampadoras rotativas atinjam velocidades de várias centenas de garrafas por minuto (BPM), um nível de eficiência inatingível por sistemas intermitentes ou pela maioria dos sistemas em linha.

Tipos de cabeças de selagem rotativas e tampas compatíveis

A maior vantagem das máquinas de capsular rotativas é o facto de poderem ser adaptadas a várias formas de embalagem diferentes através da utilização de diferentes tipos de cabeças de capsulagem. Todos os tipos de cabeças são concebidos para se adaptarem a um determinado tipo de fecho, de modo a garantir que as garrafas são fechadas com o binário, a consistência e a integridade corretos. Com base nas diferenças entre as cabeças de capsulagem, os fabricantes estão em condições de escolher a solução correta para a sua linha de produtos e garantir a qualidade e o desempenho.

• Cabeças de tampa de rosca (fechos roscados)

As cabeças das tampas de rosca são os cavalos de batalha das linhas de bebidas e farmacêuticas de alta velocidade. Fornecidas com controlo de binário servo-controlado, asseguram que todas as garrafas de água PET e frascos de vidro para medicamentos obtêm a mesma vedação, evitando fugas de água ou medicamentos e garantindo a conformidade regulamentar. Nas bebidas gaseificadas, o binário tem de ser preciso para resistir à pressão interna sem danificar a rosca.

• Cabeças de tampa de encaixe (fechos de pressão)

As cabeças de encaixe exercem força para baixo e são, por isso, adequadas para serem utilizadas em cosméticos e produtos de cuidados pessoais onde a conveniência é uma exigência principal. Por exemplo, as embalagens de loções ou cremes de grande volume podem utilizar cabeças de encaixe que permitem que as linhas funcionem a centenas de unidades por minuto com uma sensação consistente de um clique para fechar para o consumidor.

• Cabeças de bomba e de pulverizador

Trata-se de fechos especiais que lidam com fechos irregulares e delicados, como sprays de gatilho ou bombas de loção. Numa linha de produtos de limpeza, as cabeças de bomba têm pinças com mola para orientar e fixar o pulverizador durante o fecho para evitar o desalinhamento, que pode inutilizar o gatilho. Isto pode proporcionar um desempenho fiável em mercados onde a segurança do consumidor e a facilidade de utilização são a prioridade.

• Cabeças ROPP (Roll-On Pilfer-Proof Closures)

O engarrafamento de vinhos e bebidas espirituosas não pode prescindir das cabeças OPP. A cabeça faz mais do que aparafusar uma tampa: enrola a rosca e a banda inviolável no fecho de alumínio, formando um selo seguro combinado com um aviso visível de adulteração. Nos medicamentos, isto é útil para os fabricantes, uma vez que lhes permite cumprir as rigorosas leis anti-contrafação.

• Cabeças de tampas de tampão (fechos de torção)

Os cabeçotes são populares na indústria alimentar quando o produto precisa de ser selado a vácuo, como molhos, compotas e produtos de enchimento a quente. Ao tapar, a máquina exerce a mesma força sobre a tampa, de modo a que esta se encaixe nas alças do frasco de vidro e mantenha a frescura, mesmo depois de passar pelo processo térmico. Uma das razões pelas quais as cabeças de tamponamento são utilizadas como padrão em todo o mundo em alimentos estáveis é a sua fiabilidade.

Principais caraterísticas que distinguem as melhores máquinas de capsulagem

Embora qualquer máquina de capsular rotativa funcione em movimento contínuo, uma máquina de topo caracteriza-se por tecnologias avançadas que aumentam a precisão, a fiabilidade e a facilidade de utilização. Estas são caraterísticas distintivas importantes quando se comparam vários modelos.

• Alta velocidade e alta precisão: Os dois pontos de venda mais importantes andam de mãos dadas. A construção mecânica é capaz de funcionar a altas velocidades, mas são os sistemas de controlo que garantem a precisão a altas velocidades. A construção robusta é isenta de vibrações e estável durante o funcionamento.
• Controlo de binário servo-acionado: Esta é a última palavra em tecnologia de fecho. Em contraste com as embraiagens magnéticas ou mecânicas convencionais, que podem desgastar-se e tornar-se menos precisas com o passar do tempo, os servomotores têm um controlo de binário muito preciso e repetível. Os valores de binário são ajustáveis digitalmente por cada cabeça de capsulagem através do seu servomotor. Isto elimina o aperto excessivo (que pode partir as tampas ou os recipientes) e o aperto insuficiente (que pode resultar em fugas e deterioração do produto).
• Controlo PLC + HMI: O funcionamento das máquinas modernas é regulado por um Controlador Lógico Programável (PLC), o cérebro industrial da cena. O PLC é programado pelo operador que comunica com o PLC através de uma interface homem-máquina (HMI), que é normalmente um ecrã tátil a cores. Esta é uma combinação que oferece grandes vantagens.
  • Gestão de receitas: Guardar as definições (binário, velocidade, altura do recipiente) de diferentes produtos. As mudanças são tão fáceis como a escolha de uma nova receita no ecrã.
  • Diagnóstico em tempo real: O sistema pode verificar o seu desempenho, apresentar mensagens de aviso aos operadores relativamente a uma tampa em falta ou a uma aplicação incorrecta do binário.
  • Facilidade de utilização: As interfaces gráficas de utilizador tornam a máquina fácil de operar e reduzem o nível de conhecimentos técnicos especializados necessários para operar a máquina.
• Deteção "Sem garrafa, sem tampa": Estão integrados sensores que detectam a presença de um recipiente e, por conseguinte, não libertam a tampa. Esta pequena mas essencial caraterística evita o desperdício de tampas e mantém a máquina limpa de tampas caídas, minimizando o tempo de paragem.

Especificações técnicas que deve conhecer

As especificações técnicas têm de ser avaliadas minuciosamente pelos engenheiros e gestores de compras, para que possam ter a certeza de que a máquina que escolheram pode satisfazer as necessidades de produção actuais e futuras. Ao efetuar comparações de modelos, é importante ter em conta os seguintes parâmetros:

• Velocidade de fecho (BPM/BPH): Expressa em garrafas por minuto (BPM) ou garrafas por hora (BPH), esta é a produção máxima teórica da máquina. É crucial escolher uma máquina com uma capacidade que exceda o seu pico de procura atual para permitir um crescimento futuro.
• Número de cabeças de fecho: Isto é proporcional à velocidade. As máquinas podem ser compostas por 3-4 cabeças em aplicações rotativas de baixa velocidade e até 24 cabeças ou mais em linhas de bebidas ou farmacêuticas de alta velocidade.
• Gama de tamanhos da tampa e do recipiente: Cada máquina é concebida para trabalhar dentro de uma determinada gama de diâmetros de tampa e altura/diâmetros de recipiente. Certifique-se de que toda a sua linha de produtos pode ser produzida dentro destes requisitos e dê ao fabricante a especificidades do contentor e dimensões da tampa. Pergunte também o preço da eventual necessidade de trocar peças (as chamadas peças de troca, como rodas em estrela e mandris de tampa) para mudar de tamanho.
• Requisitos de energia e ar comprimido: Certifique-se de que os requisitos de potência da máquina (tensão, fase, Hz) e a quantidade de ar (CFM/PSI) utilizada pela máquina estão dentro dos limites das suas instalações.
• Dimensões e pegada da máquina: As tampadoras rotativas são máquinas muito grandes. Verifique as dimensões totais (comprimento, largura, altura) da máquina para se certificar de que se adequam à disposição anterior ou prevista da linha de produção.

Uma leitura atenta destas especificações permitirá uma comparação direta e objetiva entre fabricantes e modelos, o que o ajudará a tomar uma decisão final com base em critérios baseados em dados.

Casos de utilização por sector: De bebidas a produtos farmacêuticos

As máquinas de tapar rotativas têm um valor inestimável numa vasta seleção de indústrias, uma vez que apresentam versatilidade e velocidade. Todas as indústrias utilizam a tecnologia para responder aos requisitos regulamentares e do produto.

• Bebida: Trata-se de um mercado importante. As tampadoras rotativas rápidas são fundamentais para o engarrafamento de água, refrigerantes, sumos e bebidas espirituosas, com tampas de rosca simples a velocidades de 800 BPM ou mais.
• Comida e molho: Os sistemas rotativos são utilizados para aplicar tampas com olhal/torção em frascos de vidro de molho para massas, salsa e compotas, e podem ser combinados com a tecnologia de selagem a vácuo. Também podem ser utilizados na indústria de snacks para selar frascos de plástico de nozes, pretzels e outros alimentos secos. Também lidam com tampas de rosca de condimentos, temperos e óleos.
• Cosméticos e cuidados pessoais: Este sector tem uma imensa diversidade de tipos de fechos utilizados. As tampadoras rotativas podem ser programadas para trabalhar com tampas de bomba em loções, sprays de gatilho em agentes de limpeza e tampas de rosca sofisticadas em cremes e séruns de alta qualidade, onde não só é necessário fazer uma boa vedação, como também a aparência é importante.
• Produtos farmacêuticos: Esta é também uma indústria altamente regulamentada onde a precisão e a manutenção de registos são essenciais. As tampadoras rotativas podem oferecer a repetibilidade de binário essencial para fechos seguros para crianças (CRCs) e selos invioláveis. A sua estrutura em aço inoxidável e o seu design limpo tornam-nas aplicáveis em ambientes estéreis e de sala limpa.
• Produtos químicos: Em artigos como produtos de limpeza domésticos, fluidos para automóveis e produtos químicos agrícolas, o fecho seguro é uma questão de segurança. As tampadoras rotativas proporcionam um binário consistente para garantir que os fechos são colocados de forma a evitar fugas que põem em risco a vida das pessoas.

Desafios comuns e como os cappers do Rotary os resolvem

A tecnologia de capsulagem rotativa é frequentemente implementada pelos fabricantes como uma solução para certos desafios que persistem com os procedimentos manuais ou semi-automáticos. A tabela abaixo é um resumo dos problemas mais comuns e de como as tampadoras rotativas podem oferecer soluções diretas:

Como escolher a máquina de capsulagem rotativa correta

Para encontrar a máquina de capsular rotativa perfeita, é necessária uma análise meticulosa das suas necessidades em relação às caraterísticas da tecnologia disponível. A lista de controlo que se segue ajudá-lo-á a tomar a decisão.

Defina os seus produtos (actuais e futuros):

• Enumerar todos os tipos de contentores (material, forma, dimensões).
• Enumerar todos os tipos de tampas (estilo, diâmetro, material).
• Considerar quaisquer novos produtos planeados para os próximos 3-5 anos.

Determine os seus requisitos de velocidade:

• Qual é o BPM mais elevado do seu enchimento atual?
• Qual é a sua velocidade de produção ideal?
• Quais são as suas taxas de crescimento? Escolha uma máquina que possa responder ao futuro aumento de velocidade.

Avalie as suas necessidades técnicas e de qualidade:

• Qual é a precisão do binário de que necessita? É suficiente que se trate de uma embraiagem magnética ou é necessário um servo controlo?
• Existem determinadas necessidades industriais (por exemplo, aço inoxidável de qualidade farmacêutica, compatibilidade com salas limpas)?
• Qual é o nível de complexidade das suas transformações e qual é o nível aceitável de tempo de inatividade?

Avaliar o nível de automatização:

• Necessita de um sistema integrado com um separador de tampas e um elevador, ou seria suficiente um funil ao nível do chão para carregar facilmente tampas a granel?
• Qual o grau de controlo/diagnóstico que pretende para a HMI?

Considerar o orçamento e o custo total de propriedade:

• Calcular o investimento de capital de arranque.
• Perguntar o preço das peças de substituição de vários produtos.
• Informe-se sobre o serviço e a assistência técnica, sobre a manutenção necessária e sobre a disponibilidade de peças sobresselentes.

Passando sistematicamente por estes pontos, será capaz de desenvolver um documento de requisitos abrangente. Isto ajudá-lo-á a conduzir negociações frutuosas com os fornecedores de equipamento e a tomar a decisão de investimento correta numa máquina que se tornará uma pedra angular frutuosa e fiável das suas operações de embalagem nos próximos anos.

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Se quiser saber mais sobre os fabricantes de máquinas de selagem, leia este artigo: Os 10 principais fabricantes de máquinas de selagem: Soluções de automação

Conclusão

A seleção da máquina de capsulagem rotativa adequada é uma decisão crítica relativamente ao futuro da sua linha de produção. A sua arquitetura em constante movimento foi concebida para quebrar os estrangulamentos de velocidade, proporcionando o elevado rendimento necessário na produção moderna. O verdadeiro valor está, no entanto, na combinação desta velocidade com a precisão. A funcionalidade de alto nível, como o controlo de binário servo-acionado, assegura que todos os selos são repetíveis e fiáveis, garantindo a integridade do seu produto e a reputação da sua marca. Ao dedicar algum tempo a escolher um sistema que funcione de acordo com os seus requisitos exclusivos, não está apenas a comprar equipamento; está a instalar a melhor solução que pode garantir eficiência a longo prazo, controlo de qualidade e crescimento escalável no mercado competitivo.