Ricardo Díaz / 16 Noviembre 2016

Sensores avanzados, ventajas de los sistemas MEMS aplicados a los procesos de fabricación de productos sólidos

Los avances en el campo de los sensores avanzados, concretamente los sensores espectrales e hiperespectrales de última generación basados en tecnología de sistemas microelectromecánicos MEMS, son de gran interés para la industria alimentaria porque permiten obtener información física y química de los productos en tiempo real. En definitiva, pueden ser efectivos para ganar eficiencias en la producción, reducir sus costes y garantizar la calidad y seguridad total de los productos. En el artículo hablamos de nuestras investigaciones en este campo, aplicadas a procesos de fabricación de productos sólidos alimentarios.

Con el fin de mejorar los controles de calidad y la eficiencia de los procesos productivos, en el último decenio se han ido produciendo avances en automatización. Paulatinamente se han introducido sistemas de control avanzados, robots para manipulación de cargas, sensores y controladores. En este sentido, las técnicas de visión avanzada artificial son cada vez más utilizadas en la industria alimentaria. Se trata de tecnologías capaces de obtener información en tiempo real de las propiedades físicas de los productos tras su fabricación.

Los avances han sido importantes y siguen mejorándose. Las investigaciones hoy se centran en sistemas de control automatizados que sean capaces de monitorizar procesos complejos, con muchas etapas y numerosas variables, que puedan combinar información física y química del producto escaneado a tiempo real, a lo largo de sus diferentes fases de producción.

Sensores avanzados de última generación basados en tecnología de sistemas MEMS

En los últimos años han surgido numerosos sensores ópticos con grandes prestaciones y con un coste cada vez menor. Su ventaja radica, en lo relativo a su aplicación industrial, en que permiten medir de manera rápida y no destructiva propiedades internas (principalmente químicas) del producto, así como externas (principalmente físicas), simultáneamente y en tiempo real. Como referencia, les recomendamos la lectura del artículo “Visión hiperespectral: lo que el ojo no ve” donde resumíamos los usos de la visión química en la industria alimentaria. De la misma forma analizábamos sus beneficios y ventajas en el post “Avances en automatización de procesos: Últimas aplicaciones de la visión hiperespectral” .

El avance que supone la tecnología de sistemas electromecánicos (MEMS) aplicada a sensores es la posibilidad de integrar electrónica y óptica en el mismo dispositivo en tamaños reducidos. Pemite, en definitiva, desarrollar microdispositivos de bajo coste, fácilmente aplicables a los procesos y maquinaria de fabricación de productos sólidos cuyo control de calidad y seguridad es complejo.

Este tipo de sensores recogen información de la absorción de la luz en diferentes bandas del espectro, bien sean espectrofotómetros puntuales o sensores hiperespectrales de imagen.

Sin embargo, y a pesar de su potencial, su aplicación finalista en procesos industriales requiere de un elevado conocimiento, tanto de los productos y procesos productivos, como de los sensores más adecuados para cada proceso, de los algoritmos de programación utilizados y de las técnicas analíticas necesarias para su calibración. Retos que hasta ahora han frenado su implantación en sistemas de fabricación avanzada.

Proyecto OPTI2, sensores de última generación para la fabricación avanzada

Para paliar esta serie de inconvenientes, AINIA y AICE colaboran en el proyecto OPTI2. Un proyecto apoyado por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial) en el marco del programa de proyectos de I+D en colaboración entre institutos tecnológicos.

OPTI2 tiene como objetivo el desarrollo de nuevos prototipos de sensores ópticos avanzados de bajo coste, que permitan obtener la huella espectral de los productos durante el proceso de fabricación y en tiempo real.

Los sensores que estamos desarrollando en el marco de este proyecto van a permitir a las empresas no sólo identificar cualquier anomalía, sino también corregirla en tiempo real, en cada fase del proceso de fabricación. Estamos desarrollando los algoritmos y procedimientos que permitan obtener la señal, correlacionarla con los indicadores de interés y ajustarla a los procesos de fabricación.

En el marco de este proyecto, en AINIA estamos aplicando prototipos de sensores espectrales e hiperespectrales de última generación basados en tecnología de sistemas microelectromecánicos MEMS a procesos de fabricación de productos sólidos alimentarios, en concreto frutos secos, snacks y especias, con el fin de obtener la huella espectral que nos permita hacer modelos predictivos para estimar su composición físico-química.

Nuestra intención es conseguir los primeros prototipos de sensores robustos y de bajo coste, capaces de medir en tiempo real un aspecto tan importante en este tipo de producto como es la humedad, corrigiendo cualquier anomalía de forma automática y a tiempo real en su cadena de producción.

Estamos trabajando también para que estos sensores avanzados puedan identificar contaminantes, con una huella espectral diferente a la del producto y estimar indicadores de calidad complejos (trazas de alérgenos), para después proceder a su separación en automático.

Si usted está interesado en recabar más información sobre cómo los sensores avanzados y la visión hiperespectral pueden dirigir a su empresa por el camino de la fabricación avanzada y la automatización de procesos, llámenos, tenemos amplia experiencia en aplicaciones finalistas en industrias, con resultados demostrables.

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Ricardo Díaz
Jefe Departamento de Automatización Inteligente

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