Consejos para elegir un equipo de inspección RX

by marketing on 11 de enero de 2022

¿Qué es la inspección por Rayos X?

Cada vez más se están empleando sistemas de inspección por rayos X en el control de calidad de productos alimentarios, químicos o farmacéuticos con el objetivo de asegurar que el producto final que llegará al consumidor es completamente inocuo y sin cuerpos extraños. Son muchos los fabricantes que están incorporando este tipo de equipos a sus líneas de producción, pero, ¿qué hay que tener en cuenta a la hora de elegir la maquinaria adecuada?

Primero de todo, deberíamos aclarar en qué consisten los rayos X. Los rayos X son una radiación electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas o los rayos infrarrojos. Gracias a sus particularidades, este tipo de rayos son muy útiles a la hora de inspeccionar cuerpos opacos como alimentos, botes de detergentes o cualquier tipo de producto en busca de cuerpos extraños.

Pero ¿cómo funciona un sistema de inspección por rayos X?

A grandes rasgos, un generador de rayos X emite la energía necesaria y el producto se desplaza linealmente sobre una cinta transportadora hasta que es atravesado por un haz de rayos X. Los valores de energía resultantes de este proceso van a parar al detector, que compone una imagen digital. Esta es procesada por el software de Varpe, que detecta con precisión los cuerpos extraños que pudiera haber dentro del producto. Si detecta algún cuerpo extraño, el equipo lo rechaza automáticamente.
Antes de realizar la elección del equipo, se deben realizar varias cuestiones generales: ¿se puede adaptar fácilmente el equipo a la línea? ¿con cuántos productos vamos a trabajar? ¿son formatos muy distintos entre sí? ¿se puede controlar totalmente la producción?
Además de realizarse todas estas preguntas, hay que analizar varios puntos intrínsecos al equipo y a la producción:

1. PROVEEDOR: Buscar proveedores con experiencia.
2. TIPO PRODUCTO: Considerar el tipo de producto que deseamos analizar.
3. CUERPOS EXTRAÑOS: Considerar el tipo y el tamaño del cuerpo extraño que se va a buscar.
4. GEOMETRÍA DEL HAZ: Considerar la geometría del haz de Rayos X y características de la imagen.
5. VELOCIDAD: Tener en cuenta la velocidad de paso e inspección del producto.
6. PRESTACIONES: Considerar las prestaciones del equipo.
7. POTENCIA ELÉCTRICA: Tener en cuenta la potencia del equipo que vamos a necesitar.

Consejos para elegir un equipo de rayos X

1.Buscar proveedores con experiencia

Cuando se desea incorporar un sistema como la inspección por rayos X en una planta de producción, es importante contar con el apoyo de un fabricante consolidado, que pueda ofrecer equipos con altas prestaciones, estables y con un funcionamiento fiable.

Habrá que tener en cuenta puntos como la experiencia en proyectos similares, relación calidad-precio o el servicio de asistencia técnica.

Además, debemos considerar que estos sistemas, independientemente del fabricante, necesitan de cierto mantenimiento, generalmente preventivo, para un funcionamiento óptimo a largo plazo. También son necesarias revisiones anuales homologadas. Por todo ello, es recomendable consultar los planes de mantenimiento junto con la compra del equipo.
2. Considerar el tipo de producto a analizar

Existe un efecto producto que depende de sus características físicas. No es lo mismo el nivel de sensibilidad que se consigue en un producto homogéneo que en un producto heterogéneo con variedad de texturas. En el primer caso, al ser muy uniforme, es relativamente sencillo detectar prácticamente cualquier cuerpo extraño de unas medidas determinadas. Sin embargo, en el segundo, debido al alto contraste del propio producto, la detección de esos mismos cuerpos extraños se hace más compleja e imprecisa y quizá se necesite de tecnologías más completas, como la Dual Energy o un equipo con doble disparo para detectar cuerpos extraños de las mismas medidas.

Por otro lado, también se deben tener en cuenta las dimensiones del producto. Cuanto mayor altura tenga, mayor proyección sufrirá y consecuentemente aumentarán las zonas de penumbra, disminuyendo la zona de mayor posibilidad de inspección. 

3. Considerar el tipo de cuerpo extraño

Además de todo lo explicado hasta el momento, se añade la dificultad del cuerpo extraño. La densidad del producto va a ser determinante en este caso. Los productos más densos absorben una mayor cantidad de energía y, por lo tanto, los rayos X conseguirán penetrar menos, dificultando la detección de los cuerpos extraños. En estos casos se requerirá de un equipo de mayor potencia.

Por otro lado, existen casos particulares. Uno muy especial es el del vidrio. Este tipo de cuerpo extraño es de muy baja densidad y por lo tanto presenta poca absorción de energía por lo cual se dificulta su detección. En el caso de que un producto se encuentre contaminado por vidrio, puede ser más difícil su detección según la posición que haya adoptado dentro del producto. 

El caso más desfavorable es el de un vidrio plano de cierta entidad que se encuentre alojado en un tarro y el haz de rayos X lo atraviese por la zona de menor grosor. En este escenario, un doble disparo lateral es el equipo idóneo para este tipo de inspección ya que ante la problemática descrita es mucho más efectivo, puesto que uno de los dos disparos lo detectará con seguridad.

La posición del cuerpo extraño también influirá en la detección del mismo. Si el producto inspeccionado tiene cierta uniformidad, no influye en exceso dónde se aloje, pero si por el contrario el producto no es homogéneo, la imagen resultante puede tener un alto contenido de contrastes. Esto dificulta enormemente la detección en función de dónde se encuentre el cuerpo extraño y también puede requerir de las tecnologías adicionales que comentábamos con anterioridad.

5. Velocidad de paso del producto

La relación entre la velocidad de paso del producto y la velocidad de inspección con rayos X es otro de los elementos que se debe tener en cuenta en el momento de seleccionar el equipo para la línea de producción. Es importante que la velocidad de inspección esté en consonancia con la velocidad de paso. Si contamos con una línea de alta velocidad, será importante que el equipo de rayos X que incorporemos pueda llevar un ritmo de inspección acorde a la producción para evitar embotellamientos, retrasos, paradas innecesarias o incluso la falta de detección de algún cuerpo extraño. Igualmente, si tenemos una producción de velocidad más lenta, no tiene sentido contar con un equipo que pueda inspeccionar con mucha más rapidez. Por ello, se debe elegir una máquina que de la respuesta esperada dependiendo del tipo de producción.

6. Considerar las prestaciones del equipo en función de la calidad de imagen

Como premisa principal se ha de tener en cuenta que los equipos de inspección de rayos X están construidos con una serie de componentes que condicionan particularmente el valor de sensibilidad del mismo. Estos elementos son sobre todo el generador de rayos X y el detector de rayos X o linear array.

El generador es el elemento donde se producen los rayos X. En líneas generales, se utilizan dos tipos de tubos para la construcción de un generador de rayos X: tubos con ventana de emisión de Glass y tubos con ventana de Berilio. El haz de los tubos con ventana de emisión de Glass tienen un índice de dispersión mayor, produciendo imágenes con menos enfoque, aunque aceptables para la detección de muchos cuerpos extraños. El haz en los tubos de Berilio tiene una dispersión menor, por lo que produce imágenes de muy buena resolución. Otro componente determinante en la consecución de una buena imagen es el detector o Linear Array.

Existen diferentes modelos y tipos que se adaptan a las las necesidades del mercado. La elección del detector adecuado viene determinada por diversos factores, como la densidad del producto, la velocidad lineal de producción, la complejidad del envase del producto y el generador de rayos X utilizado. Los detectores de rayos X son unos instrumentos de alta precisión y su funcionamiento está basado en la sensibilidad sobre una línea de sensores (píxeles). Las características físicas del píxel determinan sobre todo la luz que recibe y su velocidad de trabajo (velocidad lineal).

Utilizar un detector con píxeles más pequeños tiene una resolución más detallada, pero se ha de utilizar más energía para la consecución de una buena imagen porque entra menos luz. A consecuencia de esto, la relación señal/ruido también aumenta, y la velocidad se ve afectada.
Al final, lo importante es la combinación de todas las características para poder dar respuesta a las necesidades del producto en concreto.
4. Considerar la geometría del haz de rayos X y características de la imagen

Dependiendo del producto que se quiera inspeccionar, se debería elegir un equipo con un tipo u otro de geometría del haz de rayos X.

En función de la posición espacial en la que se sitúe el generador, se definen diferentes ángulos de ataque con respecto al producto:

DISPARO VERTICAL

Este tipo de haz vertical es el más habitual y se puede inspeccionar prácticamente cualquier producto con este modo de disparo.

En la representación se puede observar en amarillo la zona inspeccionada y en rojo las zonas que el haz no llega a inspeccionar. Estas áreas son comunmente conocidas como zonas de penumbra y se refieren a lugares donde sería muy difícil poder detectar un cuerpo extraño. Por ello es tan importante elegir el tipo de haz en función de la ubicación que suelan adoptar los cuerpos extraños dentro del producto.

DISPARO LATERAL

El disparo lateral del sistema de detección por rayos X suele utilizarse cuando el producto es más alto que ancho. Este tipo de haz puede ser de abajo arriba o de arriba abajo.

El disparo lateral de abajo arriba se utiliza mucho para inspección de botes, tarros o botellas en los que el interior es denso. En estos casos, el cuerpo extraño suele quedar alojado en la parte superior o en la tapa, y por ello este haz es el adecuado, ya que hace especial énfasis en la zona. El disparo lateral de arriba abajo se emplea para la inspección de productos en los que el interior es poco denso y el cuerpo extraño puede alojarse fácilmente en la base.

DOBLE DISPARO LATERAL

Los dobles disparos utilizan dos generadores con diferentes ángulos de ataque para inspeccionar mejor el producto.

El doble disparo lateral puede ser de abajo arriba o de arriba abajo, con la misma lógica de aplicación que el lateral simple: abajo arriba cuando se quiera poner especial atención en la tapa y arriba abajo en caso de querer hacer hincapié en la base. Sin embargo, al ser un disparo doble aporta un mayor volumen de inspección y mayor detectabilidad de cuerpos extraños.

DOBLE DISPARO LATERAL VERTICAL

El doble disparo lateral vertical es un tipo de geometría que utiliza dos generadores, combinando el disparo lateral y el vertical. Este tipo de inspección está especialmente indicada para casos en los que la variabilidad de formatos y tipos de productos es inevitable, por ejemplo, una fábrica con envases muy distintos entre sí.
Existen dos tipologías de doble disparo lateral vertical.

De arriba abajo: Este tipo de geometría tiene unas zonas de enmascaramiento determinadas por las proyecciones que se generan, a modo de ejemplo se muestra el comportamiento sobre un tarro de vidrio. La acción combinada de los dos disparos da como resultado las zonas de no inspección que se reflejan.

De abajo arriba: Este tipo de geometría está aconsejado cuando se da una posibilidad de que los cuerpos extraños queden alojados en la zona superior del envase, justo debajo de la tapa.

La suma de las dos proyecciones mostraría un resultado de sensibilidad aproximadamente como el mostrado en la figura inferior. Del mismo modo que en el disparo lateral, se optaría por una opción u otra dependiendo de donde tenga tendencia a alojarse el cuerpo extraño.
7. Tener en cuenta la potencia eléctrica del equipo

Por último, la cantidad de potencia eléctrica que se necesita en un equipo de rayos X está directamente relacionada con la densidad del producto a inspeccionar. Cuanto más denso sea el producto, mayor será la energía que retendrá. Este elevado nivel de absorción hace más complejo que el haz de rayos X consiga atravesar el producto; para conseguirlo, se debe aumentar el voltaje (kV) para dotar al haz de la fuerza necesaria para conseguir traspasar el material.

Otro factor importante que influye en la potencia que vamos a necesitar es el grosor del producto. El comportamiento que presenta es similar al de la densidad: cuanto más grueso sea, mayor absorción de energía tendrá y, en consecuencia, más difícil será que los rayos X lo penetren. En este caso, también es recomendable aumentar el voltaje en función del grosor.

No debemos confundir densidad con dureza. La densidad se refiere a la cantidad de masa que hay en un determinado volumen y la dureza es el grado de resistencia que tiene un material. Por ejemplo, el hielo es claramente más duro que el agua; sin embargo, su densidad es menor: un iceberg flota en el agua en vez de hundirse.


Por lo tanto, el voltaje controla esencialmente la capacidad de penetración y contraste del equipo. Si necesitamos atravesar materiales densos o gruesos, deberemos aumentar el número de kV que aplicamos al tubo.

Otro parámetro eléctrico que deberemos tener en cuenta para definir la potencia del equipo es la intensidad. Si necesitamos imágenes muy nítidas, deberemos emitir un número de fotones mayor y, por lo tanto, aumentar los mA. En cambio, si no necesitamos tanta resolución, podremos trabajar con intensidades más bajas.

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