Informe Mango
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA
INFORME 05
INTEGRANTES: AGUILAR LUYO WILLIAMS ROGGER
MONTEZA ZEVALLOS FIDEL TOMAS
RUIZ SILVA MANUEL ALEXANDER
VALLADARES FASABI SANTIAGO JOSE
ESCUELA: ING. ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES
DOCENTE: ING. EDUARDO AVILA REGALADO
CURSO: SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL
2008 – I I
PROCESO DE EMPAQUE DE MANGO PERUANO PARA
EXPORTACION (RESUMEN)
El mango es una fruta rica en calcio, magnesio, potasio, fósforo, vitamina A y
algunos aminoácidos, tiene bajo contenido de azúcares y calorías. Su sabor
exótico está posicionando a esta fruta en mercados donde antes no se
consumía.
La etapa del proceso el cual hemos elegido automatizar es SELECCIÓN Y
CALIBRADO, en esta línea de producción tenemos que muchos de sus
procedimientos actualmente son manuales, y es considerado un punto crítico
en todo el proceso ya que tiene que distribuir producto tanto para las áreas de
USA y EUROPA-OTROS, es precisamente en esta área donde el proceso tiene
que ser continuo e ininterrumpido.
DEDICATORIA
A nuestros padres:
Quienes, con su noble sabiduría, siguen aun guiando nuestros
actos en este mundo cada día mas exigente y competitivo.
Y………….
A nuestra Universidad Nacional de Piura
Hoy en día encontrar instituciones que en el marco de la docencia
entreguen el conocimiento por vocación, es un acto muy loable y
esto lo hemos podido comprobar en nuestro centro de estudios
superiores que en todo momento lo supo irradiar para la formación
de nuevos profesionales en la carrera de Ingeniería Electrónica.
AGRADECIMIENTO
A la empresa SUNSHINE EXPORT S.A.C por la
colaboración y facilidades prestadas para la
elaboración de este trabajo de investigación.
INDICE
1.- INTRODUCCION
2.- DATOS GENERALES DE LA EMPRESA
2.1.- RAZON SOCIAL DE LA EMPRESA
2.2.- DIRECCION DE LA EMPRESA
2.3.- VISION DE LA EMPRESA
3.- DEFINICION DEL PROBLEMA
4.- IMPORTANCIA DEL ESTUDIO
5.- OBJETIVOS
5.1.- OBJETIVO GENERAL
5.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS
6.- ANTECEDENTES
6. 1.- DESCRIPCION DEL PROCESO
6.1.a.- CAMPO
6.1.b.- RECEPCION
6.1.c.- SELECCIÓN Y CALIBRADO
6.1.d.- DESTINO USA
6.1.e.- DESTINO EUROPA Y OTROS
6.2.- REQUERIMIENTO DE LA EMPRESA
6.2.a.- REQUERIMIENTO DE HARDWARE
6.2.b.- REQUERIMIENTO DE SOFTWARE
7.- TIPOS DE DIAGRAMAS
7.1.- DIAGRAMAS EN BLOQUES
7.2.- DIAGRAMAS SIMPLIFICADOS DEL EQUIPO
7.3.- DIAGRAMAS DETALLADOS DEL EQUIPO
7.4.- DIAGRAMAS DE INSTRUMENTACIÓN Y
7.5.- DIAGRAMAS AUXILIARES
8.- SOLUCION PROPUESTA
9.- PROCEDIMIENTO METODOLOGICO
10.- CONCLUSIONES
11.- BIBLIOGRAFÍA
INTRODUCCION
El año 1951 fue el inicio de la relación entre Fernando Wong y la agricultura,
cuando empezó a sembrar los primeros plantones de mandarinas en el valle de
Huaral a 100 Km. del norte de Lima. Mas tarde en 1985 inicia sus actividades
de exportación al fundar SUNSHINE E.I.R.L. que luego se llamo SUNSHINE
EXPORT S.A.C., empresa que se ha convertido en una de las más grandes
agro exportadoras del país.
A través de los años SUNSHINE ha exportado cítricos, higos, pepinos,
granadas, cebollas, melones y desde 1991 empieza a exportar mangos, siendo
este ultimo su principal producto de exportación, actividad que le permite dar
empleo a más de 1000 personas.
Hoy en SUNSHINE se exporta mas de 6500 TM de mangos frescos a diversos
mercados como EEUU, Canadá, Inglaterra, Italia, Francia, España, Países
Bajos y Hong Kong. La materia prima proviene de sus propios campos, de
medianos productores y pequeños productores organizados en cadenas
productivas. El volumen de las exportaciones del año 2002 de esta empresa se
muestra en el siguiente cuadro.
DATOS GENERALES DE LA EMPRESA
2.1.- RAZON SOCIAL DE LA EMPRESA
SUNSHINE EXPORT S.A.C.
2.2.- DIRECCION DE LA EMPRESA
La planta de empaques de mangos esta ubicada en el departamento de Piura,
100 Km. al norte de Lima. Dicha planta cuenta con capacidad para empacar
4000 cajas al día y tiene las instalaciones y el equipo necesario para obtener
un producto con altos estándares de calidad.
La dirección legal es Federico Villareal 512 San Isidro - Lima 27.
2.3.- VISION DE LA EMPRESA
"Brindar productos sanos de excelente calidad superando las expectativas de
nuestros clientes mediante la implementación de sistemas de calidad, la
optimización de nuestros procesos y la mejora de la productividad.
Promovemos el desarrollo del recurso humano que garantice nuestra
permanencia en el mercado, la atención justa a nuestro proveedores y el
bienestar de nuestra organización”.
Ubicación geográfica de las principales plantaciones de mangos
DEFINICION DEL PROBLEMA
Si el proceso de SELECCIÓN Y CALIBRADO del mango es LENTO (debido a
que muchos procedimientos son manuales), TIENE POCA EFICIENCIA
(empleando muchas horas/hombre en el desarrollo del trabajo por las paradas
continuas del proceso), y SE FORMA UN CUELLO DE BOTELLA EN
TONELADAS POR HORA (porque distribuye producto a 2 áreas como son
Hidrotérmico y Europa), genera que el personal de los procesos posteriores
que poco o nada pueda hacer por solucionarlo solo este a la espera que llegue
el producto para continuar con el proceso, entonces trae como consecuencia
que nuestros costos de producción aumenten.
IMPORTANCIA DEL ESTUDIO
El estudio de esta problemática ayudara a esta empresa en estudio, la
SUNSHINE EXPORT S.A.C. a solucionar problemas que ya tienen muchos
años aquejándolos y asegurar el cumplimiento de su VISION EMPRESARIAL.
Aquí un breve esquema del problema en producción por toneladas que nos
dirigió a escoger este proceso como nuestro tema de estudio:
Cuadro referencial indicando los meses de mayor cosecha y donde se
debe agilizar la producción
USA
EUROPA Y OTROS
EMPAQUE USA (19 TM/H)
CAMPORECEPCION (32
TM/H)
SELECCIÓN Y CALIBRADO (30 TM/H)
TRATAMIENTO HIDROTERMICO
(20 TM/H)
EMPAQUE A EUROPA (10
TM/H)
HIDROCOOLER
EMBARQUEEUROPA
(9 TM/H)
EMBARQUE USA
Tomemos en cuenta que el área de USA solo tiene autorización para trabajar
en el día 12 horas (8am a 8pm) y EUROPA-OTROS las 24 horas del día.
En SELECCIÓN Y CALIBRADO nunca se alcanza su máxima producción en
toneladas porque como es una línea manual el paso de mango no es uniforme
y casi siempre hay que estar deteniendo ciertos módulos de proceso de la
línea.
OBJETIVOS
5.1.- OBJETIVO GENERAL
EL objetivo principal es darle EFICIENCIA (Uso racional de los medios con
que se cuenta para alcanzar un objetivo), y FIABILIDAD (funcione bajo
ciertas condiciones y durante un período de tiempo determinado) al proceso
de SELECCIÓN Y CALIBRADO para abastecer los requerimientos de fruta
a las áreas sub siguientes reduciendo de esta forma los costos de
producción.
5.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS
Hacer uniforme la colocación de la fruta en el inicio de este proceso para
su lavado y desinfección (MODULOS DE PRE ESCOBILLA, DE
INMERSION Y DE ESCOBILLA), y poder trabajar a su capacidad máxima
(eficiencia del 100%).
Disminuir progresivamente los módulos de proceso manual que muchas
veces presentan desperfectos mecánicos.
Automatizar en forma gradual y sistematizada la línea de SELECCIÓN Y
CALIBRADO porque actualmente cada uno de los módulos funciona
independientemente uno del otro.
ANTECEDENTES
6.1.- DESCRIPCION DEL PROCESO
ETAPAS (AREAS)
6.1.a.- CAMPO: Aquí tiene inicio esta cadena productiva de donde se
cosecha el mango semi-verde con un grado de madurez requerido en
planta de proceso.
6.1.b.- RECEPCION: En esta etapa llega el mango de los fundos de las
distintas ciudades, pasa por una evaluación de la autoridad sanitaria
local del Servicio Nacional de Sanidad Agraria (SENASA) quien realiza
un protocolo de corte para evaluar la calidad fitosanitaria de la fruta,
luego es lotizado, pesado y separado por variedad y proveedor.
USA
EUROPA Y OTROS
EMPAQUE USA
CAMPO RECEPCION
SELECCIÓN Y CALIBRADO
TRATAMIENTO HIDROTERMICO
EMPAQUE A EUROPA
HIDROCOOLER
EMBARQUEEUROPA
EMBARQUE USA
6.1.c.- SELECCIÓN Y CALIBRADO: Aquí el mango se lava, se
escobilla, se seca, se retira el descarte, se selecciona por color y peso
según el requerimiento y destino del producto. Esta es una de las etapas
que se podrían considerar como la columna vertebral de todo el proceso
de EMPAQUE DE MANGO PERUANO PARA EXPORTACION pues
aquí hay unos módulos de procesos secuenciales que a continuación se
detallan:
MODULO DE PRE-ESCOBILLAS: Aquí es vaciado el mango por el
personal y se remueve en seco los sólidos que vienen de campo
en la cáscara del mango; y pasa al siguiente módulo.
MODULO DE INMERSION: Aquí se sumerge el mango en agua
con niveles de cloro, también después de ciertas toneladas de
mango sumergido se procede al cambio de agua todo esto
supervisado por CONTROL DE CALIDAD, luego el mango es
impulsado por el mismo personal al siguiente módulo.
MODULO DE ESCOBILLAS: Se remueve los sólidos que vienen
de campo en la cáscara del mango (tierra, Cal, etc.), aquí se vuelve
a mojar con unas duchas de agua con niveles controlados de cloro.
MODULO SE SECADO: Aquí el mango es secado por aire a
presiones ligeramente altas sin que dañe la fruta.
MODULO DE SELECCIÓN: Este módulo comprende unos polines
transportadores donde hay personal femenino quienes por su
sutileza descartan el mango por (golpe, cicatrices, daño mecánico,
látex, oídium, mal formación, tamaño, etc.).
MODULO DE FAJA ANCHA: Aquí el mango deja los polines de
selección y se va ordenando para entrar al pre-singulador.
MODULO DE PRESINGULACION: Aquí el mango se va
acomodando para pasar en 3 columnas distintas (fila india).
MODULO DE SINGULACION: Aquí el mango ya esta casi
ordenado en 3 columnas, y existe personal para ordenar el mango
si fueran 2 paralelamente.
CALIBRADORA ELECTRONICA: Una revolucionaria maquina que
calibra el mango por peso; tiene 3 líneas de calibración con sus
respectivos sensores de peso dinámicos de alta velocidad, 16
salidas para cada una de las 3 líneas, aquí programamos los
diferentes rango de pesos tanto para USA como para EUROPA-
OTROS.
6.1.d.- DESTINO USA
TRATAMIENTO HIDROTERMICO: Este tratamiento es único y
exclusivamente para el proceso de empaque para los Estados
Unidos; este proceso consiste en sumergir en agua el mango 15 o
90 minutos a 116 ºF (47 ºC) para eliminar todo riesgo de
supervivencia de larvas dentro del mango. Se realiza bajo la
supervisión de la autoridad sanitaria de Estados Unidos (APHIS) y
la autoridad sanitaria del Perú (SENASA).
Las tinas del TRATAMIENTO HIDROTERMICO constan de un
serpentín donde se trasfiere el calor del vapor al agua de las tinas
accionado por una válvula solenoide, un agitador que hace que se
uniformice la temperatura del agua en toda la tina, y sensores de
temperatura todo esto controlado por un PLC maestro. Su fuente
de calor que es vapor proveniente de calderos, todo bajo la estricta
supervisión del APHIS y SENASA. Otro detalle son los calibres por
ejemplo el calibre 10 (381grs-425grs) no pueden salirse del rango
eso exige mas aun el proceso de SELECCIÓN Y CALIBRADO y si
llegara a pasar eso todo el lote del mango será rechazado para su
nueva calibración.
HIDROCOOLER: En esta etapa se sumerge el mango en agua a
temperatura ambiente para acelerar el enfriado y poder empacarlo
de inmediato. (Si no hubiera esta etapa el mango tendría que
reposar por lo menos 12 horas el cual es un retraso en el empaque
final).
Este proceso no exige un control muy riguroso pero su
funcionamiento el similar el Tratamiento Hidrotérmico pero su
fuente es una cisterna de agua fría que circula de la caliente la idea
es no desperdiciar agua y esa agua se enfría en una torre de
enfriamiento y luego se va al la cisterna que ira a las tinas del
HIDROCOOLER.
EMPAQUE USA: Aquí el mango se empaca en cajas de 4Kg, luego
pasa a ser paletizado y posteriormente almacenado en cámaras de
refrigeración para eliminar el calor interno del fruto y mejorar los
estándares de conservación y de esta forma asegurar una correcta
maduración del producto.
EMBARQUE USA: Aquí el producto es cargado a un contenedor
refrigerado para su traslado al muelle de Paita y de allí a los
mercados internacionales.
6.1.e.- DESTINO EUROPA Y OTROS
EMPAQUE EUROPA Y OTROS: Aquí el mango se empaca en
cajas de 4Kg, luego pasa a ser paletizado y posteriormente
almacenado en cámaras de refrigeración para eliminar el calor
interno del fruto y mejorar los estándares de conservación y de esta
forma asegurar una correcta maduración del producto.
EMBARQUE EUROPA Y OTROS: Aquí el producto es cargado a
un contenedor refrigerado para su traslado al muelle de Paita y de
allí a los mercados internacionales.
6.2.- REQUERIMIENTO DE LA EMPRESA
Siguiendo la Metodología de investigación se mencionara las características de
los requerimientos de hardware y software para la automatización del proceso
de SELECCIÓN Y CALIBRADO.
6.2.a.- Requerimiento de Hardware, Como la propuesta del trabajo a
realizar se encuentra en el inicio del proceso de producción, estos serán
a nivel de campo y por lo tanto necesitaremos lo siguiente:
Sistema de alimentación ininterrumpida, Este equipo de
protección suministrara el voltaje de 220 voltios regulados, en el
caso de corte suministro eléctrico, la transición de su banco de
baterías de Níquel Cadmio que permite alimentar el sistema, es
inmediata y deberá tener las siguientes características:
Mantener el voltaje de alimentación estabilizado.
Debe eliminar los armónicos generados en la línea
comercial.
Elevada autonomía de funcionamiento en caso de
corte del suministro de la línea comercial.
De fácil operación.
Que facilite la visualización de sus datos de ingreso y salida (como Iin, Iout, Vin, Vout, Tºin, Tºout, etc.)
Bus a nivel campo, Un bus a nivel campo que posea las
siguientes características principales:
Tener el principio de funcionamiento basado en la técnica de
sondeo con un maestro y varios esclavos.
Que el tiempo máximo de ciclo para conocer el valor de
todos los esclavos sea mínimo.
Que el maestro pueda controlar varios esclavos, y también
sea ampliable mediante repetidores.
Que cada esclavo permita direccionar entradas y salidas
digitales con una alta capacidad.
Que sea posible la comunicación con módulos analógicos.
Que el direccionamiento de los esclavos sea electrónico,
mediante el maestro, o un dispositivo específico de
direccionamiento.
Que admita cualquier topología de la red (incluyendo
topologías mixtas), con una longitud de hasta 100 metros sin
repetidores.
Equipo PLC (Rombos), El Control Lógico Programable es
importante porque todos los procesos de producción experimentan
una secuencia repetitiva fija de operaciones que envuelve pasos y
decisiones lógicas. Un PLC es usado para controlar tiempo y
regular la secuencia.
Se requerirá de un equipo que trabaje en base a la información
recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando
sobre los accionadores de la instalación, con las siguientes
características:
Voltaje de alimentación de 220VAC.
Tiempo de SCAN, varíe entre 1mS y 100mS.
Memoria de Programa de hasta 470 K en instrucciones.
Con posibilidad de muchas entradas/salidas.
Interfase Multipunto para configurar pequeñas redes con la
ayuda de un PC/PG.
Rápido tiempo de ejecución que permite a la CPU ejecutar
instrucciones binarias.
Configuración modular y rápida expansión posibles a
través de módulos de interfase con un bus plano integrado en la
arquitectura del equipo.
Amplitud modular a través de módulos digitales,
analógicos, simulación y módulos de función que permitan la
comunicación con otros tipos de módulos.
Que posea funciones integradas: contadores,
posicionadores, control de lazo cerrado, y medición de frecuencia.
Preparación de un servicio HMI cíclico integrado en el
sistema operativo de la CPU.
Configuración/Programación rápida y sencilla con ayuda de
software especializado.
Amplias posibilidades de diagnóstico con ayuda de
software especializado.
Buffer de mensajes de error con fecha y hora, además de
ayuda de diagnosis de módulos en la búsqueda de errores por
parte del usuario.
Bombas dosificadoras (BD1 a BD4), Son un tipo de bombas
especiales que sirve para la correcta dosificación de una sustancia
química a una corriente de agua, algún deposito de agua, u otro
sistema donde se requiera que la concentración de una sustancia
química (cloro, polímeros, metabisulfito de sodio, etc.) se mantenga
constante. Deberá tener las siguientes características:
De preferencia las bombas dosificadoras deberán ser de las
digitales por ser esta más exacta de 0 a 360 pasos por minuto.
Que sea capaz de brindar una capacidad de hasta 1 metro
cúbico por hora y presiones de hasta 0.5 Bars (7.25 Psi).
Sea de fácil instalación, operación y mantenimiento.
Que pueda trabajar a temperatura ambiente.
Arrancador de estado sólido (CBD1 a CBD4), utilizados cuando
se requiere un arranque suave y lento. En lugar de operarlos
directamente a plena tensión, se arrancan con aumentos graduales
de voltaje. Evitan disturbios de la red eléctrica y picos de corriente
así como esfuerzos mecánicos que causan desgaste en el motor y
la máquina que se acciona. Debe tener las siguientes
características:
Que puedan combinarse con otros componentes como
interruptores, contactores y relevadores de sobrecarga
Que provea arranque y paro suaves
Que pueda tener monitoreo de estado y falla
Un alto control optimo de accionamientos de hasta 10 Hp
Un alto control del torque y corriente en el arranque
Poca pérdida de potencia en servicio de operación continua
Unidad sensor de PH (TpH1 y TpH2), son transductores
potenciométricos basados en dispositivos ISFET (Ion Sensitive
Field Effect Transistor), que utilizan como principio de medida la
modulación del canal del transistor mediante la diferencia de
tensión que se establece entre la solución electrolítica y la puerta
del dispositivo. La tensión de salida del transistor es función del pH
de la disolución. Debe tener las siguientes características:
Que pueda operar a bajas profundidades.
Que tenga la capacidad de que sus parámetros sean de fácil
programación.
Que su electrodo de pH de combinación sea sustituible al
alojamiento del sensor.
Como señal de salida deberá utilizarse la señal estándar de 4 a
20 mA proporcional al pH requerido.
Que el transmisor o sensor de pH pueda instalarse en la tubería
utilizando un equipo de inserción. También se pueda instalar en
depósitos o contenedores utilizando un equipo de inmersión
industrial.
Que el rango de su temperatura de trabajo sea de 0 a 60 ºC.
Unidad sensor de temperatura (TEh1 y TEh2), los termopares (o
termocuplas) son componentes capaces de crear un voltaje entre
sus patas proporcional a la diferencia de temperatura que hay entre
éstas. Son sensores relativos, es decir miden una temperatura
respecto a otra. Debe tener las siguientes características:
Que pueda operar a bajas profundidades.
Como señal de salida deberá utilizarse la señal estándar de 4 a
20 mA proporcional a la temperatura requerida.
Que el rango de su temperatura de trabajo sea de 0 a 60 ºC.
Alarma audible ON/OFF (AL1 y AL2), Una alarma audible que
pueda configurarse de modo de proveer al usuario una señal
proporcional a la actividad detectada. Debe tener las siguientes
características:
Trabaje con bajas tensiones de alimentación.
Tenga apagado automático luego de 2 minutos de inactividad.
Apagado automático al conectar el cargador de baterías.
Guardado automático de la configuración al apagar el equipo.
Pantalla de cristal líquido con contraste ajustable.
Indicación digital y analógica simultánea con caracteres grandes
para permitir una lectura rápida y sencilla.
Alarma audible proporcional a la tasa detectada.
Alta autonomía de funcionamiento con baterías.
Alarma audible de indicación de bajo nivel de baterías.
Su tiempo de recarga de baterías sea reducido.
6.2.b.- Requerimiento de Software
El Software de programación debe ser una herramienta universal para
toda la serie de PLC’s, con tecnología de 32 bits, que disponga de
múltiples formas de edición de programas a su elección, consiguiendo
una importante reducción en los tiempos de desarrollo y depuración, que
además permita la conexión de aplicaciones cliente como SCADA o HMI
para la adquisición de datos vía Serie o Ethernet (TCP o UDP). Debe
tener entre otras, las siguientes características:
Que disponga de instrucciones específicas para los PLC’s.
Que pueda operar bajo el funcionamiento de Microsoft Windows
95/98/NT/2000/XP.
Posea librería de bloques de funciones (con asistente).
Posea las características de un PLC virtual integrado para test y
depuración.
Sea de fácil manejo de proyectos.
Posea numerosas funciones en línea.
Pueda realizarse la conexión vía Serie o Ethernet.
Permita la lectura de bloques consecutivos de registros,
optimizando la comunicación.
Permita la comunicación en modo ASCII o Binario.
Permita crear archivos de registro de comunicación (logs).
Permita disponer de monitor local de registros del PLC.
Propiedad Tag Quality para cada registro accedido, indicando el
estado de comunicación.
Posea un amplio conjunto de Virtual Tags como Clients
Connected, COMMIPAddress, etc., muy útil para la creación de
pantallas de diagnóstico en programas cliente.
7.- TIPOS DE DIAGRAMAS
Para la mejor comprensión de la secuencia de trabajo de los módulos de PRE
ESCOBILLA, de INMERSION y de ESCOBILLA, se ha confeccionado su
diagrama de bloques, en cuanto a su diagrama de instrumentación no existe,
ya que como se menciono todo el procedimiento es manual.
Existen varios tipos de diagramas que reflejan un grado creciente de precisión,
necesario a lo largo de un proyecto. Se clasifican bajo distintos nombres, según
sea la fuente de información, y su estructura se basa en símbolos que no han
sido del todo estandarizados:
7.1.- Diagramas en Bloques
Son prácticamente ideogramas de proceso, en términos principalmente
fundamentales.
7.2.- Diagramas simplificados de los equipos del proceso
Donde se muestran (en forma de iconos) los equipos necesarios para la
planta de proceso y la interconexión entre ellos.
7.3.- Diagramas detallados de equipos
Incluye las tuberías del proceso, válvulas, desagües, desviaciones,
ventilaciones, reciclos y todos los equipos de proceso.
7.4.- Diagrama de distribución de equipos e instalaciones (Lay-out)
Es un diagrama que especifica donde está cada equipo y donde está
cada instalación.
7.5.- Diagramas de Instrumentación y Canalizaciones
Este diagrama especifica tanto las conexiones de un equipo con otro en
forma precisa como los aparatos que permiten el manejo concreto del
proceso.
ETAPA DE RECEPCIO
N
INSPECCION
SENASA
MODULO ESCOBILLAS
INMERSION
MODULO PRE ESCOBILLAS
MODULO DE
SECADO MO
DULO DE SELECCION
MODULO DE
PRESINGULACION (SE
DIVIDE EN TRES COLUMNAS
DISTINTAS
)MODULO DE FAJ
A ANCHA
CALIBRADOR
A ELECTRONIC
A
DESTINO USA, y DESTINO EUROPA Y
OTROS
MODULO DE
SINGULACION
ETAPA
DE SELECCIÓN Y
CALI
BRADO
DIAGRAMA EN
BLOQUE
S DE LA
ETAPA DE
SELECCIÓN
Y CALIBRADO
DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIÓN Y PROCESO
(P&ID) PROPUESTO PARA LOS MODULOS DE PRE
ESCOBILLA, DE INMERSION Y DE ESCOBILLA EN LA
ETAPA DE SELECCIÓN Y CALIBRADO
EN
TR
AD
A D
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GUA NaClO
EF
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TE
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N, y
ES
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LA
R1 R2
NaClO
8.- SOLUCION PROPUESTA
Con el diagrama de instrumentación propuesto, a continuación se detalla en
forma justificada la función de cada uno de los dispositivos que se plantea
incluir con la finalidad de solucionar la problemática en estudio.
No hay explicación de elementos anteriores por cuanto este proceso se realiza
en forma manual.
MEMORIA DE ESPECIFICACIONES P&ID PROPUESTA PARA LA ETAPA DE
SELECCIÓN Y CALIBRADO
Clave Especificación
R1 y R2 Reactores según especificación en Ingeniería Básica
(dado el caudal de proceso y sabido el tiempo de uso
debe ser posible su determinación).
BD1 a BD4 Bombas Dosificadoras de Reactivo, especificaciones a
definir (según la dosis de hipoclorito).
CBD1 a CBD4 Controladores ON/OFF de Bombas Dosificadoras
(Arrancadores de estado sólido que permiten el
funcionamiento o detención de las bombas).
TK1 Estanque 1 de Hipoclorito de Sodio (lejía).
TK2 Estanque 2 de Hipoclorito de Sodio (lejía).
TEh1 y TEh2 Electrodos Transmisores de Temperatura a especificar.
TpH1 y TpH2 Electrodos Transmisores de pH a especificar.
AL1 y AL2 Alarmas ON/OFF, alto volumen de sonido.
TN1 y TN2 Transmisores de nivel bajo, ON/OFF.
Rombos Interruptores ON/OFF de discriminación de nivel eléctrico
(Para el PLC propuesto).
9.- PROCEDIMIENTO METODOLOGICO
Etapa donde la investigación empieza a establecer criterios de selección de
dispositivos según los requerimientos establecidos para la solución del
problema.
9.1.- Fuente de alimentación regulada
La Fuente Ininterrumpible de Suministro de Potencia
(UPS Uninterrumptible Power Supply), modelo
FERRUPS que van desde los 500VA a 18KVA para esta
aplicación es la mas adecuada.
Este equipo de protección suministra el voltaje de 220
voltios regulados, en el caso de corte suministro eléctrico
la transición a su banco de cuatro baterías de Níquel
Cadmio que permite alimentar el sistema es inmediato y permite que el sistema
funcione sin contra tiempos.
Además, de mantener el voltaje estabilizado elimina también los armónicos
generados en la línea comercial. También cuenta con un panel de control con
el que se puede programar su funcionamiento, visualizar las principales
informaciones como son voltaje de entrada, voltaje de salida, tiempo restante
de funcionamiento de las baterías en caso de corte, corriente de entrada, etc.
9.2.- Red sensor - actuador: ASi
El bus ASi es considerado uno de los sistemas de comunicación más sencillos
y con menos prestaciones, por lo que se emplea a nivel de campo en la parte
más baja de la pirámide de automatización. ASi es un sistema abierto definido
por el estándar europeo. EN 50295 y el estándar IEC 62026-2. La Figura 20a
muestra el esquema de distribución adoptado en estas redes.
Las características principales que posee el bus son:
Principio de funcionamiento basado en la técnica de sondeo con un maestro
y varios esclavos.
El tiempo máximo de ciclo es de 5ms. Es decir, en 5ms (máximo) se conoce
el valor de todos los esclavos.
Un maestro puede controlar hasta 31 esclavos, aunque este número llega a
62 para la versión 2.1 del protocolo, y también es ampliable mediante
repetidores.
Cada esclavo permite direccionar 4 entradas y 4 salidas digitales, y
adicionalmente, 4 bits de parámetros por cada esclavo, con un máximo de
248 entradas/salidas digitales.
Es posible la comunicación con módulos analógicos.
El direccionamiento de los esclavos es electrónico, mediante el maestro, o
un dispositivo específico de direccionamiento.
Admite cualquier topología de la red (incluyendo topologías mixtas), con una
longitud máxima de 100 metros sin repetidores con caída de tensión
máxima de 3V.
La tensión de operación de los esclavos debe estar entre 26,5V y 31,6 V.
Típicamente, la corriente de consumo de cada esclavo es de 200 mA. Tal y
como muestra la figura anterior, la instalación de esta red requiere como
elementos esenciales:
Un maestro de bus ASi: suele estar conectado a un autómata
programable o al elemento de control principal. También puede estar
conectado a una pasarela (gateway) que permita comunicarse con el
bus ASi desde diferentes dispositivos a través de una red de nivel
superior.
Una fuente de alimentación ASi: proporciona 30 VDC y hasta 8A
para alimentar a los elementos esclavos a través de un solo cable.
Adicionalmente es posible conectar otro tipo de tensión de
alimentación para proporcionar mayores corrientes si es necesario;
para ello, se instalan fuentes de alimentación que proporcionan
alimentación a través de cables adicionales de 24VDC (cable negro)
y 230 VAC (cable rojo).
Los esclavos del bus ASi: Existen dos tipos principales (Figura 21),
aquellos que integran el protocolo en el mismo elemento de
entrada/salida mediante la inclusión de un chip ASIC (circuito
integrado de aplicación específica), y aquellos módulos ASi
genéricos que disponen de 4 entradas/salidas de tensión para poder
conectarles cualquier elemento sensor/actuador binario tradicional.
Esta última opción resulta aconsejable para las instalaciones ya
existentes pues no es necesario sustituir los elementos, sino
únicamente los cables de conexión.
El cable de conexión: generalmente es cable plano de dos hilos no
apantallado. Su color amarillo y su muesca en un lado suele
identificarlo y facilitar la instalación. También es admisible el uso de
cable norma l de dos hilos con 1,5 mm2 de sección por hilo, tanto
apantallado como no apantallado, pero en este caso es necesario ser
más cuidadoso en la instalación para no confundir polaridades.
Existen algunos módulos esclavos que incorporan un “watchdog” o
vigilante supervisor que revisa continuamente la comunicación con el
maestro y actúan en caso de que ésta sea interrumpida o se
produzca la detección de errores (paridad y reenvío, etc.), poniendo
en modo de seguridad las entradas/salidas controladas por él. Si no
se reciben mensajes del maestro durante 40ms, las salidas pasan a
estar apagadas (off) o simulan un estado de reset continuo del
sistema. Las causas habituales de una pérdida de comunicación
pueden ser la rotura del cable, un fallo en el maestro (o su paso a
estado de parada), o bien una falta de direccionamiento del módulo.
La utilización de ASi en entornos con fuertes interferencias (sistemas
de soldadura, convertidores de frecuencia, por ejemplo) puede
hacerse sin problemas.
9.3.- Equipo PLC (rombos)
Su utilización se da fundamentalmente en instalaciones donde es necesario un
proceso de maniobra, control, señalización, por tanto, su aplicación abarca
desde procesos de fabricación industriales de cualquier tipo a transformaciones
industriales, control de instalaciones, etc.
Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad
de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la
modificación o alteración de los mismos, tenemos entre los equipos que cubren
nuestras necesidades, tales como:
a.- Micro-EH
El controlador programable Micro-EH es la elección
flexible para tareas de automatización.
Prestaciones destacadas
De 10 a 140 E/S
Procesamiento de datos analógicos.
Expandible.
Programación IEC 61131-3.
Salida tren de pulsos y PWM.
Entradas ininterrumpidas.
Microprocesador Super H de 32 bits RISC.
Entrada contador de alta velocidad.
Reloj a tiempo real.
Software de programación PROH.
b.- Web Controller
El controlador web junta diferentes funciones en un
solo aparato: PLC, Servidor Web y Gateway (puerta
de enlace). Con un tamaño realmente reducido, un
diseño compacto y sus amplias capacidades de
comunicación y conectividad, hacen a este
dispositivo ideal para un sinfín de aplicaciones.
Con las prestaciones del PLC HITACHI Micro-EH 10 (6 entradas / 4 salidas), el
WD10DR dispone de un Servidor Web y un Servidor de Correo incorporados
que le permiten la monitorización y forzado de variables PLC vía internet,
posibilitando a dispositivos como PCs, móviles, etc. el acceso a la red en planta
y el aviso automático cíclico o por eventos ocurridos en ésta.
El envío de e-mails se realiza desde el dispositivo debido a que integra un
servidor SMTP, configurando hasta 16 condiciones combinadas y a 8
direcciones destino, pudiendo personalizar el asunto del mensaje, cuerpo y
hasta 3 palabras (words) de datos por cada condición.
Prestaciones destacadas
Incremento de funciones relativas a seguridad.
Mayor capacidad para almacenar archivos HTML (hasta 40) de 4, 8 o
16Kb, con sus 320 Kb.
Soporte directo para DNS y función de certificación de usuario para e-
mails (POP previo a SMTP).
Comunicación vía serie habilitada, seleccionable entre protocolo
HITACHI pasivo, activo y como puerto de propósito general (para conexión
a todo tipo de dispositivos).
Ampliación de la memoria de datos de 4 a 16 K Palabras.
Mejoras en funciones de tratamiento de caracteres, contador por
pulsos, grabación de registros WR en flash, tratamiento de comentarios,
etc.
El modelo EH-WA23DR, con unas prestaciones más completas que el anterior:
13 Entradas / 10 Salidas, 2 Entradas Analógicas / 1 Salida Analógica,
posibilidad de expansión de entradas/salidas tanto digitales como analógicas,
conexión Ethernet 10/100, RS232/485, RTC incorporado, 50K Datos y 8K
Programa, hasta 320 archivos HTML, posibilidad de applets Java, descarga de
archivos por internet, etc.
c.- Serie H
Los PLC de la serie H de HITACHI están
diseñados para avanzados controles en
planta. Incorporan en sus CPU la más alta
tecnología actual, llegando a tiempos de
proceso de 0.05 µs/instrucción, lo que les
permite la automatización de todas aquellas tareas donde otros PLC más
pequeños no pueden llegar. Disponen de gran funcionalidad, flexibilidad y
facilidad de uso, Cuentan con un amplio espectro de módulos especiales y
permiten su ampliación hasta 4096 E/S (ilimitadas virtualmente vía red). Con
todos estos factores a favor, los PLC de la serie H son uno de los sistemas
preferidos para la automatización de procesos medianos y de gran escala.
Prestaciones destacadas
CPU de altas prestaciones con tiempo de proceso de 0.05
µs/instrucción.
Amplia gama de módulos especiales.
Expandible hasta 4096 E/S.
Módulos Fieldbus: ETHERNET, etc.
d.- EH-150 EHV
Las CPU EHV de HITACHI son compatibles con
una gran variedad de redes abiertas y se pueden
enlazar a sistemas de información de proceso
superiores, aprovechando toda la modularidad de
la serie EH-150.
La necesidad de conexión en red y conectividad es
cada vez más significativa a lo largo de la demanda para sistemas más rápidos
y reducidos en el área de la automatización industrial. Las nuevas CPU EHV
cumplen estos requerimientos gracias a sus altas prestaciones. Preparadas
para aplicaciones en sistemas de gran escala y con altas necesidades de
velocidad y conexión a otros sistemas, son ideales para el control de procesos
y la transferencia de datos sin necesidad de realizar grandes inversiones.
Prestaciones destacadas
20ns/instrucción básica; 1ms programa 80Kb (20000 pasos).
Capacidad de memoria de 96 768Kb, con memoria de hasta 1MB para
comentarios por separado.
Aprovechamiento de toda la modularidad de la serie EH-150
Hasta 4224 E/S (usando módulos de 64 E/S).
Interfaces Serie (232/422/485), USB (2.0) y Ethernet
(10BASE-T/100BASE-TX) como estándar.
Display LED de 7 segmentos con visualización de códigos de error sin
programación y posibilidad de personalización por parte del usuario.
Abierto a todos los Fieldbus: ETHERNET, PROFIBUS, DEVICENET,
MODBUS, etc.
9.4.- Bomba dosificadora
9.5.- Arrancadores de estado sólido
a.- SIRIUS 3RW30
Gracias a su control de 2 fases, la
corriente se mantiene a un valor
mínimo en las tres durante todo el
tiempo de arranque. Debido a su influencia en el voltaje ese evitan los picos de
corriente y par, que por ejemplo en el caso de los arrancadores Estrella-Delta
son inevitables. Es de tamaño compacto y sus tres funciones son fáciles de
parametrizar (Inicio de rampa de voltaje, tiempo de rampa y tiempo de frenado
suave).
Características:
Pueden combinarse con componentes SIRIUS; interruptores,
contactores y relevadores de sobrecarga.
Arranque y paro suaves.
Monitoreo de estado y falla.
Control optimo de accionamientos de hasta 75 Hp.
Torque y corriente reducidos en el arranque.
Contactor de bypass integrado.
Poca pérdida de potencia en servicio de operación continua.
b.- SIRIUS 3RW40
El SIRIUS 3RW40 es la solución perfecta para potencias de
hasta 350 Hp. Al igual que el arrancador 3RW30, el 3RW40
también es la solución para sustituir los arranques estrella-
delta incluso en un rango de potencias mayor.
Este arrancador tiene un innovador control en dos fases
único en el mundo, además de ser el más compacto.
Características:
Rampa de voltaje para arranque y parada.
Limitador de corriente.
Contactor de bypass integrado.
Protección de sobrecarga ajustable para el motor.
Monitoreo de estado y falla.
Diseño compacto.
Fácil instalación y puesta en servicio.
Rango de temperatura de operación -25°C a +60°C.
c.- SIRIUS 3RW44
Gracias a sus funciones avanzadas, el arrancador
SIRIUS 3RW44 cubre prácticamente todas las
aplicaciones, aun en los arranques más difíciles.
Con su innovador sistema de control de par, puede ser
usado para motores de hasta 1000 HP a 440 V conectado
en línea, y hasta 1700 HP a 440 V en delta interior.
Diseñado para un manejo simple a través de su amigable menú en display.
Características:
Arranque suave con diferentes características: rampa de voltaje, control
de torque, limitación corriente.
Función de arranque y parada de bombas.
Freno de corriente directa.
Contactor de bypass integrado.
Circuito estándar (3 hilos) y circuito delta interior (6 hilos).
Protección de sobrecarga ajustable para el motor.
Display con iluminación.
Monitoreo de estado y falla.
Comunicación PROFIBUS DP opcional.
Entradas y salidas programables.
Entrada para termistor.
Diseño compacto.
9.6.- Sensor de PH
9.7.- Sensor de temperatura
9.8.- Alarma audible ON/OFF
9.9.- Software de programación
a.- Pro-H
El Software de programación Pro-H de
HITACHI es la herramienta universal
para toda la serie de PLC’s. Con
tecnología de 32 bits, dispone de
múltiples formas de edición de
programas a su elección, consiguiendo
una importante reducción en los
tiempos de desarrollo y depuración.
Prestaciones destacadas
Estándar acorde a la normativa IEC 61131-3.
Dispone de instrucciones específicas para los PLC’s de la Serie H.
Funcionamiento bajo Microsoft Windows 95/98/NT/2000/ME/XP.
5 editores de programa: LD, IL, FBD, SFC, ST
Librería de bloques de funciones (con asistente).
PLC virtual integrado para test y depuración.
Fácil manejo de proyectos.
Numerosas funciones en línea.
b.- OPC Server
HITACHI OPC Data Access Server permite la conexión de aplicaciones cliente
como SCADA o HMI para la adquisición de datos vía Serie o Ethernet (TCP o
UDP), para que lean o escriban sobre registros específicos de PLC’s de
HITACHI de las series H-250, 252, 302, 702, 1002, 2002, 4010, Micro-EH y
EH150.
Prestaciones destacadas
Funcionamiento bajo Microsoft
Windows 95/98/NT4/2000/ME/XP.
Conexión vía Serie o Ethernet.
Permite lectura de bloques
consecutivos de registros,
optimizando la comunicación.
Comunicación en modo ASCII
o Binario.
Permite crear archivos de registro de comunicación (logs).
Dispone de monitor local de registros del PLC.
Propiedad Tag Quality para cada registro accedido, indicando el estado
de comunicación.
Amplio conjunto de Virtual Tags como Clients Connected,
COMMIPAddress, etc., muy útil para la creación de pantallas de
diagnóstico en programas cliente.
CONCLUSIONES
En las plantas de empaque de mango para exportación en nuestra región Grau
específicamente en la zona de Tambogrande todas las empresas utilizan líneas
de procesos manuales o sin automatizar, esto le da poco dinamismo a nuestros
procesos.
A pesar que muchas de estas les representa perdidas y altos costos de
producción tener estas líneas manuales, SUNSHINE EXPORT S.A.C. líder en
exportación de mango quiere invertir en líneas de procesos mas dinámicas y
fiables que solo le puede dar un sistema automatizado motivo de nuestra
investigación y desarrollo.
BIBLIOGRAFIA
DIRECCIONES INTERNET:
http://es.wikipedia.org/wiki/Bus_de_datos
http://www.sunshineperu.com/nosotros_somos.html
http://www.dc-productos.com/bestpower.pdf
http://pdf.directindustry.es/pdf/ifm-electronic/sistema-de-bus-as-interface