Os paletizadores convencionais por camadas são adequados para uma produção estável e de grande volume. Os sistemas robóticos proporcionam maior flexibilidade para vários formatos. Os sistemas de pórtico e de nível elevado oferecem opções adicionais de disposição e velocidade.

A decisão final deve basear-se no número de embalagens por minuto, na estabilidade das embalagens, no padrão de paleteamento, na variedade de produtos, no espaço disponível e na capacidade futura. Quando estes fatores são avaliados em conjunto, o sistema de paleteamento pode proporcionar uma maior eficiência de produção, um funcionamento mais seguro e uma distribuição de água mineral mais fiável.

Por que razão a paletização se torna crítica em alta capacidade

Uma linha de água mineral pode produzir garrafas continuamente durante muitas horas. Mesmo um pequeno atraso no final da linha pode fazer com que as embalagens se acumulem e, eventualmente, obrigar as máquinas a montante a abrandar.

Considere uma linha que produz 24 000 garrafas por hora. Se cada embalagem retrátil contiver 24 garrafas, a secção de embalagem produz cerca de 1 000 embalagens por hora, ou quase 17 embalagens por minuto. Se uma palete comportar 60 embalagens, a fábrica completa aproximadamente 16 a 17 paletes por hora.

Item de produção	Valor ilustrativo
Capacidade da linha de enchimento	24 000 garrafas/hora
Garrafas por embalagem retrátil	24
Embalagens produzidas	1 000 embalagens/hora
Embalagens por palete	60
Paletes acabadas	16–17 paletes/hora
Paletes num turno de 10 horas	160–170 paletes

Estes valores são exemplos de planeamento. A produção real depende do tamanho das garrafas, da configuração das embalagens, das dimensões dos paletes e da eficiência da linha de produção.

Os trabalhadores manuais têm de levantar, rodar, alinhar e empilhar repetidamente as embalagens, mantendo ao mesmo tempo o padrão dos paletes consistente. À medida que a produção avança, a fadiga pode reduzir a precisão da colocação, aumentar os danos nas embalagens e criar riscos de segurança no local de trabalho.

Um sistema de paletização automático proporciona um ritmo de operação mais estável. Permite também que as máquinas de enchimento, etiquetagem e embalagem continuem a funcionar mais perto das suas capacidades nominais.

Principais opções de sistemas de paletização

As fábricas de água mineral de alta capacidade utilizam habitualmente quatro abordagens de paletização. Cada uma apresenta um equilíbrio diferente entre velocidade, flexibilidade, requisitos de espaço e investimento.

1. Paletizador de camadas convencional

Um paletizador convencional organiza as embalagens em filas ou camadas completas antes de transferir cada camada para a palete. É adequado para fábricas que produzem grandes quantidades do mesmo formato de garrafa e embalagem.

A sua principal vantagem é o funcionamento estável a alta velocidade. Como uma camada inteira é colocada de uma só vez, consegue lidar com grandes volumes de embalagens de forma eficiente.

Os sistemas convencionais são particularmente adequados para embalagens padronizadas de água mineral embaladas em película retrátil. No entanto, as mudanças de formato podem exigir espaço adicional e ajustes mecânicos.

2. Paletizador robótico

Um paletizador robótico utiliza um braço programável e uma pinça para manusear as embalagens. Oferece maior flexibilidade quando a fábrica lida com diferentes tamanhos de garrafas, padrões de embalagem ou formatos de palete.

As alterações de padrão podem, muitas vezes, ser realizadas através da seleção de receitas. Um robô também pode servir duas linhas de embalagem quando o layout e o tempo de ciclo o permitirem.

No entanto, para uma produção extremamente elevada, um único robô pode não proporcionar capacidade suficiente. Pode ser necessário o manuseamento de embalagens múltiplas, o manuseamento por filas, robôs duplos ou células de paletização separadas.

3. Paletizador de pórtico

Um paletizador de pórtico desloca-se ao longo de eixos horizontais e verticais acima da área de paletização. Proporciona uma colocação controlada das embalagens e pode ser adequado para fábricas onde o espaço no chão é limitado, mas existe espaço livre na altura.

Esta estrutura pode servir várias posições de palete, mantendo grande parte da área operacional desimpedida. É menos flexível do que um robô de seis eixos, mas tem um bom desempenho com padrões repetíveis e taxas de produção moderadas a elevadas.

4. Paletizador de alto nível

Um paletizador de nível elevado recebe embalagens de um transportador elevado e forma filas ou camadas completas antes de as colocar na palete. É frequentemente escolhido para linhas muito rápidas, uma vez que o fluxo contínuo de embalagens permite a formação rápida de camadas.

Este sistema requer maior altura do edifício e um planeamento estrutural mais cuidado. No entanto, pode proporcionar uma excelente velocidade para embalagens padronizadas de água mineral produzidas em contínuo.

Tipo de sistema	Melhor Aplicação	Velocidade Relativa	Flexibilidade	Necessidades de espaço
Paletizador convencional por camadas	Produção estável e de grande volume	Elevado	Médio-baixo	Elevado
Paletizador robótico	Vários formatos e padrões	Médio-alto	Elevado	Médio
Paletizador de pórtico	Padrões repetíveis em disposições compactas	Médio-alto	Médio	Médio-baixo
Paletizador de alto nível	Fluxo de embalagens contínuo e muito rápido	Muito elevado	Médio	Elevado

Fatores-chave na seleção de um sistema de paletização

1. Tipo e estabilidade da embalagem

A água mineral é normalmente embalada em película retrátil, caixas de cartão, tabuleiros ou tabuleiros envoltos em película. Cada formato comporta-se de forma diferente durante a elevação e o empilhamento.

As embalagens retráteis podem deformar-se se a pinça aplicar uma pressão desigual. As caixas de cartão são mais rígidas, mas podem esmagar-se sob compressão excessiva. As bandejas proporcionam apoio na base, mas podem deslocar-se se o filme superior estiver frouxo.

O paletizador deve, por isso, ser testado com embalagens reais de produção, em vez de apenas com desenhos ou dimensões. A tensão do filme, a disposição das garrafas, a humidade, o atrito superficial e a consistência da embalagem podem todos influenciar o desempenho da preensão.

2. Rendimento necessário

A capacidade do paletizador deve ser calculada com base no número de embalagens por minuto, em vez de garrafas por hora.

Produção de embalagens = Produção de garrafas ÷ Garrafas por embalagem

Uma linha de 36 000 garrafas por hora que utilize embalagens de 12 garrafas produz 3 000 embalagens por hora, ou seja, 50 embalagens por minuto. A mesma produção de garrafas, utilizando embalagens de 24 garrafas, produz apenas 25 embalagens por minuto.

Por conseguinte, duas linhas de enchimento com a mesma capacidade de garrafas podem necessitar de equipamento de paletização muito diferente.

O sistema selecionado deve também incluir uma margem de capacidade razoável. Conceber o sistema exatamente com base na produção média deixa pouca margem para picos de produção, mudanças de paletes, recuperação do transportador ou pequenas interrupções.

Uma margem de planeamento de aproximadamente 10% a 20% acima da produção normal de embalagens pode melhorar a estabilidade operacional, desde que o resto da linha de embalagem suporte a velocidade adicional.

3. Padrão de palete e estabilidade da carga

O objetivo não é simplesmente colocar o número máximo de embalagens num palete. A carga final deve permanecer estável durante o manuseamento com empilhadores, a movimentação no armazém e o transporte em camiões.

As decisões importantes relativas ao padrão incluem:

• Embalagens por camada
• Número de camadas
• Alternação da direção das camadas
• Altura do palete
• Alinhamento das arestas
• Espaços centrais
• Utilização de calços entre camadas
• Peso total do palete

Os padrões de encaixe proporcionam geralmente uma melhor estabilidade, mas podem reduzir a densidade de embalagem. O empilhamento em colunas utiliza o espaço do palete de forma eficiente, mas a carga pode exigir um invólucro elástico mais resistente ou almofadas de camada adicionais.

Os paletes altos podem aumentar a utilização do espaço no armazém e no camião. No entanto, também elevam o centro de gravidade e podem aumentar a pressão sobre as camadas de embalagem mais baixas.

4. Espaço disponível no chão

A área necessária inclui mais do que o próprio paletizador. Um layout completo pode também conter transportadores de acumulação, um distribuidor de paletes vazias, vedações de segurança, armazenamento de almofadas de camada, uma máquina de embalagem com película extensível, transportadores de paletes cheias e faixas para empilhadores.

O acesso para manutenção também deve ser considerado. Uma célula robótica compacta pode caber num edifício mais pequeno, mas colocar o equipamento de apoio demasiado próximo uns dos outros pode dificultar a limpeza, a inspeção e a substituição de peças.

As fábricas devem avaliar tanto a área útil como a altura do edifício. Um paletizador de nível elevado pode reduzir o congestionamento ao nível do solo, mas requer transportadores elevados e estruturas de suporte mais resistentes.

5. Frequência de mudança de produto

Uma fábrica que produza apenas uma garrafa de 500 mL pode dar prioridade à velocidade máxima. Uma fábrica que encha garrafas de 330 mL, 500 mL, 1,5 L e 5 L necessita de trocas mais rápidas e de maior flexibilidade nas receitas.

A avaliação das trocas deve incluir:

• Ajuste das pinças
• Ajuste da guia do transportador
• Seleção do padrão de paletes
• Configurações das almofadas de separação
• Alterações no tamanho dos paletes
• Configurações da embaladora com película extensível

As receitas de software só são úteis quando os ajustes mecânicos necessários também são simples. Uma máquina com programação flexível pode, mesmo assim, causar longos períodos de inatividade se as guias, as pinças e os transportadores exigirem alterações manuais complicadas.

Integração com a linha de embalagem

Um paletizador não consegue funcionar bem se o transportador de embalagens entregar produtos instáveis, amontoados ou desalinhados. Uma boa integração começa antes de as embalagens entrarem na célula de paletização.

Acumulação de embalagens

Os transportadores de acumulação proporcionam um buffer temporário entre a embaladora por retractilagem ou a encartuchadora e o paletizador. Isto permite que a máquina de embalagem continue a funcionar durante trocas rápidas de paletes ou pequenas interrupções.

Uma acumulação insuficiente pode causar paragens frequentes a montante. Uma pressão excessiva na esteira pode deformar as embalagens com película retrátil.

Zonas controladas da esteira e uma acumulação a baixa pressão ajudam a manter o espaçamento e a forma das embalagens. Os sensores devem também fornecer ao paletizador informações precisas sobre a posição e o fluxo das embalagens.

Manuseamento de paletes vazias

Um distribuidor automático de paletes armazena e liberta paletes vazias uma de cada vez. Reduz o manuseamento manual e permite que o ciclo de paletização continue com menos interrupções.

A qualidade das paletes deve ser controlada, pois tábuas partidas, altura irregular ou dimensões incorretas podem interromper o funcionamento automático.

As paletes de madeira devem ser inspecionadas antes de entrarem no sistema. As paletes de plástico proporcionam dimensões mais consistentes e um manuseamento mais limpo, mas geralmente exigem um investimento inicial mais elevado.

Almofadas de camada e folhas deslizantes

As almofadas de separação melhoram a estabilidade da carga e distribuem a pressão entre as camadas da embalagem. São especialmente úteis para paletes altas, película retrátil lisa ou produtos transportados a longas distâncias.

Um distribuidor automático de folhas pode colocar folhas de cartão ou de plástico entre camadas selecionadas. No entanto, isto acrescenta mais um consumível e mais um movimento da máquina ao ciclo de paletização.

A fábrica deve determinar se a melhoria na estabilidade justifica o material adicional e o custo operacional.

Embalagem com película extensível e etiquetagem

Após o empilhamento, o palete cheio é normalmente encaminhado para uma máquina de embalagem com película extensível. O programa de embalagem deve ser adequado à altura do palete, à resistência da embalagem e às condições de transporte.

Uma tensão excessiva da película pode deformar ou esmagar as embalagens de água mineral. Uma tensão baixa pode fazer com que a carga do palete se desloque durante o manuseamento.

Uma etiqueta no palete permite então identificar o produto, o lote de produção, a quantidade, a localização no armazém e o destino da remessa. Isto ajuda a ligar o sistema de paletização à gestão de inventário e rastreabilidade.

Exemplo de planeamento de capacidade

A tabela seguinte mostra como o formato da embalagem altera a procura do paletizador, mesmo quando a produção de garrafas se mantém a mesma.

Produção de garrafas	Garrafas por embalagem	Produção de embalagens	Procura aproximada
24 000 garrafas/hora	24	16,7 embalagens/minuto	Moderada
24 000 garrafas/hora	12	33,3 embalagens/minuto	Elevado
36 000 garrafas/hora	24	25 embalagens/minuto	Elevado
36 000 garrafas/hora	12	50 embalagens/minuto	Muito elevada

Uma aplicação com procura muito elevada pode exigir um paletizador de camadas de alto nível, dois braços robóticos, preensão por fileiras ou células de paletização separadas.

As fábricas devem também calcular o número de paletes completas por hora. Isto determina a velocidade necessária para o fornecimento de paletes vazias, a descarga de paletes cheias, o embalamento com película extensível e a recolha por empilhadores.

Problemas comuns na paletização

1. Paletes instáveis

As cargas instáveis resultam frequentemente de um padrão inadequado, dimensões inconsistentes das embalagens, película retrátil fraca, ausência de calços de camada ou embalagem com película extensível mal executada.

A solução deve abordar o pacote completo, em vez de se limitar a alterar o programa do paletizador. A qualidade das embalagens e a qualidade dos paletes são igualmente importantes.

2. Danos nas embalagens

Podem ocorrer danos quando os transportadores aplicam pressão excessiva, as garras apertam a embalagem ou as camadas são colocadas demasiado depressa.

Uma aceleração controlada, uma força de preensão ajustável e superfícies de contacto mais suaves podem reduzir a deformação da embalagem. A máquina deve manusear o produto com segurança, sem aplicar pressão desnecessária.

3. Estrangulamentos no final da linha

Um paletizador pode ter velocidade teórica suficiente, mas mesmo assim limitar a produção porque a substituição da palete, a colocação da folha, o embalamento ou a descarga da palete cheia demoram demasiado tempo.

A análise da capacidade deve, por isso, incluir o ciclo completo. Avaliar apenas a velocidade de recolha e colocação do robô pode produzir um resultado irrealista.

4. Alarmes frequentes dos sensores

As fábricas de água mineral podem ter pisos molhados, películas refletoras e embalagens transparentes. Estas condições podem afetar a deteção do produto.

Sensores adequados, ângulos de instalação corretos e ligações de cabos protegidas ajudam a reduzir falsos alarmes e paragens inesperadas.

5. Mudanças de produção difíceis

Receitas complexas e demasiadas configurações manuais podem prolongar o tempo de inatividade. Guias claramente assinaladas, padrões armazenados, pontos de ajuste padrão e listas de verificação para mudanças de produção melhoram a repetibilidade.

Impacto na mão-de-obra e no funcionamento

A paletização automática não elimina a necessidade de colaboradores, mas altera o seu papel. Em vez de levantar repetidamente embalagens, os operadores gerem paletes, consumíveis, alarmes, mudanças de produto e controlos de qualidade.

Item	Paletização manual	Paletização automática
Operadores de paletização direta	4–8	1–2
Consistência da carga	Depende do operador	Repetível
Método de troca	Instruções manuais	Receitas e ajustes
Risco de fadiga	Elevado	Baixo
Dados de produção	Limitados	Disponíveis através de controlos

Estes valores são meramente ilustrativos. As necessidades reais de mão-de-obra dependem da disposição da fábrica, do regime de turnos, dos métodos de trabalho locais, do transporte de paletes e do nível de automatização do equipamento circundante.

A paletização automática também pode melhorar a afetação da mão-de-obra. Os colaboradores anteriormente designados para tarefas repetitivas de levantamento de cargas podem ser transferidos para a inspeção de qualidade, a preparação de materiais, o apoio à manutenção ou a gestão do armazém.

Avaliação do retorno do investimento

O equipamento mais barato nem sempre proporciona os custos operacionais mais baixos. Um sistema estável e de fácil manutenção pode oferecer um melhor valor a longo prazo do que uma máquina mais rápida, mas difícil de operar ou de manter.

As fábricas devem avaliar:

• Horas de produção anuais
• Substituição ou reafectação de mão-de-obra
• Redução de danos nos produtos
• Consumo de paletes e película extensível
• Requisitos de manutenção
• Disponibilidade de peças sobressalentes
• Tempo de troca de produção
• Capacidade de expansão futura

O retorno do investimento é normalmente mais elevado quando o paletizador elimina um estrangulamento existente e permite que a linha de enchimento funcione mais próximo da sua capacidade de produção prevista.

Por exemplo, aumentar a eficácia operacional da linha de 80 % para 88 % pode gerar mais valor do que a simples redução da mão-de-obra necessária para a paletização. Por conseguinte, o investimento deve ser avaliado como parte integrante da linha de produção completa e não como uma máquina isolada.