La espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) se ha consolidado como un método clave para el análisis rápido y no destructivo de múltiples parámetros. A diferencia de los métodos de referencia tradicionales, que requieren preparación de muestras y tiempos prolongados de análisis, la tecnología NIR ofrece resultados en cuestión de segundos y sin utilización de reactivos.
En este documento se explica el principio de funcionamiento de las mediciones NIR, las diferencias con los métodos tradicionales, y cómo puede lograrse su implementación en líneas productivas para convertirse en una herramienta de control de procesos industrial.
1. Introducción: la tecnología de medición NIR
La tecnología NIR (Espectroscopía de Infrarrojo Cercano) es una técnica de análisis óptico
que permite determinar la composición química y propiedades físicas de un material a partir
de cómo absorbe la luz en la región del infrarrojo cercano del espectro electromagnético.
El principio de medición es molecular, y las moléculas tendrán absorbancia en el IR, es decir, se activan, si su momento dipolar oscila a igual frecuencia que el vector de radiación. Los grupos funcionales más importantes en NIR son: C-H, O-H y N-H. Cada enlace químico absorbe la energía en longitudes de onda características, generando un espectro que funciona como “huella digital” de la muestra.
Durante décadas, los análisis de calidad se realizaron principalmente con métodos de referencia tradicionales, como la termobalanza para humedad, el método Kjeldahl para proteína o Soxhlet para grasa. Aunque muy precisos, estos ensayos suelen ser lentos, requieren preparación de muestras, consumen reactivos y dependen de personal especializado.
El NIR surge como una alternativa ágil, no invasiva ni destructiva: con una única medición espectral es posible estimar varios parámetros de manera simultánea (humedad, proteína, grasa, fibra, cenizas, entre otros) en cuestión de segundos y sin utilizar reactivos químicos.
Cuando esta tecnología se implementa en línea, directamente sobre el proceso productivo, la medición deja de ser un parámetro de calidad aislado en laboratorio para convertirse en una herramienta de monitoreo continuo y control automático. Esto permite detectar desvíos de calidad en tiempo real y aplicar acciones correctivas inmediatas, evitando rechazos o reprocesos, mantener márgenes acotados para un proceso optimizado y estándares de calidad garantizados, y ofrece trazabilidad completa durante todo el proceso productivo.
2. Sensores NIR en línea para el control de procesos
En los métodos tradicionales, muchas variables de calidad se miden únicamente mediante muestreo y
análisis de laboratorio. Se debe realizar un análisis distinto para la medición de cada variable de interés, con métodos tediosos, de respuesta tardía, y con margen de error humano. Esto implica que cualquier
desvío se detecta con retraso, cuando ya se han producido lotes enteros fuera de especificación.
Los analizadores NIR en línea cambian esta dinámica. Al integrarse directamente al sistema de control, permiten automatizar la toma de decisiones y ajustar el proceso en tiempo real. Esto se traduce en:
- Procesos más estables, con márgenes acotados y control preciso de variables críticas.
- Menor desperdicio de materia prima y reducción de reprocesos.
- Aseguramiento continuo de la calidad final del producto.
- Trazabilidad completa, con registro histórico de todas las mediciones.
- Reducción de los métodos de análisis tradicionales.
Un ejemplo típico de aplicación se encuentra en los procesos de secado de alimentos. Mediante la medición NIR en línea es posible determinar en tiempo real parámetros como humedad, proteína y grasa directamente sobre una cinta transportadora después del secado. Esto permite asegurar que el producto final cumple con las especificaciones de calidad, al mismo tiempo que se optimiza el uso de energía y se reducen las mermas.
3. MicroNiris: mediciones NIR en proceso
MicroNiris es la solución desarrollada por Hitec S.R.L. para integrar la potencia de los sensores NIR de Viavi con un software propio de medición, visualización y calibración.
El corazón del sistema es el espectrómetro multiparamétrico MicroNIR de Viavi, que realiza análisis de composición mediante infrarrojo cercano y tecnología de dispersión LVF (Linear Variable Filter) patentada por Viavi.
Está diseñado para realizar análisis rápidos, de alta precisión, y no destructivos de materiales líquidos, sólidos, o pastosos, ideal para el control de calidad en línea.
Son compactos, robustos, y libres de mantenimiento. Pensado para análisis cualitativos de identificación de productos, o medición de parámetros críticos.La instalación en línea se realiza mediante una brida soldada al proceso, asegurando estabilidad y repetibilidad de la medición.
HMI y software de gestión.
El gabinete principal alberga la electrónica y una pantalla HMI local, donde el operador puede visualizar en tiempo real los valores medidos, la tendencia de las mediciones, y configurar alarmas. La señal de medición puede transmitirse al sistema de control mediante 4-20 mA u otros protocolos disponibles.
NirisCal es un módulo que permite generar modelos de calibración propios. Esto se logra tomando mediciones con el sensor y asociándolas a los resultados de análisis de laboratorio de muestras de referencia. El gabinete secundario, que aloja la electrónica de NirisCal, incorpora un botón para registrar el momento exacto en que se toma la muestra, facilitando la correlación entre el espectro capturado y el dato de laboratorio.
4. Integración y aplicaciones
La implementación de sensores NIR en línea no solo mejora el control de calidad, sino que impacta directamente en la eficiencia y rentabilidad de la planta.
Algunos ejemplos:
Reducción de mermas
- Control en centrifugación para evitar que se pierda aceite junto con la borra, reduciendo desperdicio y evitando sobrecargar efluentes.
- En cítricos, asegurar que el aceite esencial no quede en la cáscara destinada a alimentación animal, conservando el valor del producto principal.
Aumento de rendimiento
- Optimización de la venta de agua como subproducto: control preciso en la etapa de secado para maximizar litros facturables.
- Control en procesos de secado para evitar pérdidas innecesarias de sólidos o energía.
Menos pérdidas de lotes y reprocesos
- Detección temprana de desviaciones que obligarían a descartar un lote completo.
- Monitoreo en línea que evita tener que parar y reprocesar producción por fallas de calidad detectadas demasiado tarde.
Control de proceso
- En ingenios azucareros, control de humedad en bagazo para asegurar un poder calorífico estable y proteger el funcionamiento de las calderas.
- En procesos de mezclado, detección del punto final exacto, evitando mezclas más largas de lo necesario y ahorrando tiempo de producción.
Productividad y aprovechamiento de materias primas
- En suero lácteo, control de proteína durante ultrafiltración para llevarla al mínimo admisible por norma, maximizando volumen del producto sin perder calidad.
- Mejor aprovechamiento de materias primas costosas al reducir variabilidad y sobreuso.
5. Por qué elegir MicroNiris
En un mercado donde la competitividad depende de la capacidad de producir con calidad constante y mínima variabilidad, MicroNiris representa una ventaja estratégica. La combinación de la tecnología NIR de Viavi con el desarrollo de software e integración de Hitec permite obtener un control en línea preciso, robusto y totalmente adaptable a las necesidades de cada proceso.
Hitec ofrece una solución integral con soporte local, brindando los servicios de puesta en marcha, generación de modelos y curvas de calibración, con soporte remoto especializado y la posibilidad de integrar los analizadores NIR con la plataforma telog de adquisición y registro de datos en la nube.
Las mediciones NIR en línea se convierten en un aliado continuo de la producción, ayudando a optimizar los procesos productivos y sus costos, reduciendo desperdicios y garantizando estándares de calidad en todo momento.
Contáctenos y descubra cómo MicroNiris puede transformar su forma de producir.
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