F3_automatizacion.docx

AUTOMATIZACIÓN DE DOSIFICACIÓN DE MATERIA PRIMA PARA EL AREA DE MEZCLADO

FASE 2- CONCEPCIÓN DE LA SOLUCIÓN

Cód.

GRUPO:

TUTOR:

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD INGENIERIA ELECTRONICA CALI, VALLE DEL CAUCA SEPTIEMBRE 2018 1

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 3 2. FINICIÓN DEL PROBLEMA ...................................................................................... 4 3. JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................ 6 4. MARCO CONCEPTUAL ............................................................................................ 7 6. OBJETIVOS............................................................................................................. 20 8. SOLUCIÓN SELECCIONADA Y JUSTIFICACIÓN .................................................. 22 9. CRONOGRAMA ...................................................................................................... 23 10.

RECURSOS ......................................................................................................... 24

11.

DISEÑO DE LA SOLUCION ................................................................................. 25

12.

CONCLUSIONES SOBRE EL DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD ..................... 30

13.

BIBLIOGRAFIA..................................................................................................... 31

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1. INTRODUCCIÓN

Continuar estructurando la problemática tomada desde el tema o fase anterior con el fin de construir y organizar el proyecto correspondiente, ahora incorporando nuevo temas con el fin de dar cuerpo a nuestro proyecto

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2. FINICIÓN DEL PROBLEMA

En la actualidad en el área de preparación de líquidos tienen una materia prima que antes de ser dosificada al proceso, debe de ser mezclada con otra materia prima líquida para evitar reacciones en el producto final. Esta materia prima se encuentra almacenada en dos diferentes tanques principales fuera del área de producción, para dosificar dichas materias primas en el tanque de mezclado se deben de realizar la apertura de las válvulas manualmente primero una y luego la otra, esta dosificación debe ser de igual cantidad, el operario de mezclado debe estar pendiente de la dosificación para que no pase del nivel ideal, para ello mantiene en contacto constante con el operario de válvulas para garantizar la dosificación tanto de un producto como del otro, en ocasiones la producción se debe detener por falta de esta materia prima, esto se debe: 1. No se realiza la apertura de estas válvulas a tiempo, porque el operario se encuentra realizando otro tipo de labores. 2. No se cuenta con la cantidad de operarios necesarios para la operación 3. No se cuenta con un sistema de automatizado en el área. 4. Sobredosificación de un producto líquido.

La idea para mejorar este sistema es realizar el cambio de las válvulas manuales por válvulas neumáticas con un control en campo de apertura manual para los mantenimientos preventivos y otro control desde el área para el proceso de producción, y para el control de las aperturas y cierres de las misma colocar tres sensores en el tanque de mezclado con el fin de garantizar la dosificación correcta y al momento necesario.

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Descripción posición de sensores:

El primer sensor será ubicado en la parte inferior del tanque el cual indicara la apertura de la válvula A, el segundo sensor será ubicado en la parte media del tanque el cual indicara el cierre de la válvula A y la apertura de la válvula B, y el tercer sensor ubicado 4

en la parte superior del tanque será el que indica el cierre de la válvula B y el encendido del mezclador. Cabe resaltar que si el operario no confirma que el tanque se encentra vacío desde tablero de control el proceso no da inicio para el descargue de las materias primas.

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3. JUSTIFICACIÓN

Con este proyecto se busca garantizar la dosificación constante e ideal de la materia prima para evitar contratiempos para la preparación brindando confiabilidad para el área de calidad en el producto final y de igual manera ahorrando producto sin generar tanto desperdicio, también se beneficiaría el área de SHE ya que se evitaría un posible accidente por el desplazamiento constante por las gradas y sobre esfuerzo que realiza en la apertura y cierre de la válvulas, por otro lado el área de producción también se beneficiaría ya que tendrían constante producto terminado sin contratiempos, en cuanto para el área de mantenimiento seria garantizar el constante fluido de aire comprimido mantenimiento oportuno de las electroválvulas y la verificación de los sensores del tanque.

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4. MARCO CONCEPTUAL

VALVULA INOXPA

Pueden utilizar en la mayoría de aplicaciones de productos líquidos en las industrias alimentaria, farmacéutica y química. La válvula LBV permite que los productos estén fácilmente separados de manera segura, y evitar mezclas accidentales en caso de fallo de la junta. Algunas de las aplicaciones más habituales son en caso de necesidad de separación segura entre producto.

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SENSOR DE NIVEL

Los sensores de nivel, también conocidos como "interruptor de nivel" o "sensor de boya", son instrumentos que trabajan con un interruptor de contacto (reed switch) y un flotador magnético. El movimiento del flotador abre o cierra el contacto eléctrico. Con ellos, se consiguen soluciones versátiles y de bajo coste para su automatización. El sensor detecta el nivel del líquido en tanques y depósitos en el punto donde esté instalado, indicando mediante una señal ON/OFF cuando se ha alcanzado el nivel de llenado, vaciado u otro definido en proyecto. Debido a estar fijados en un punto del depósito, los sensores de nivel no son influenciados por las ondulaciones y vibraciones, asegurando una mejor fiabilidad y repetibilidad en comparación con otros tipos de detectores de nivel, tales como las antiguas boyas de nivel.

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PLC

La solución compacta, fácil de usar y económica para tareas de mando simples • Compacto, fácil de manejar, de aplicación universal sin necesidad de accesorios • Solución "todo en uno": pantalla y teclado integrados • 36 funciones distintas vinculables por pulsación de tecla o software de PC; en total hasta 130 veces • Cambios de funciones con sólo pulsar una tecla. Sin necesidad de una laboriosa reasignación

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5. ESTADO DEL ARTE 

PLC: La evolución de un pequeño gigante

La historia del PLC (Controlador de Lógica Programable) se remonta a la década de los ‘70, cuando nace como respuesta a la necesidad creciente de implementar un dispositivo flexible a las modificaciones en terreno, resistente a la contaminación ambiental, humedad, vibraciones, temperaturas extremas y perturbaciones eléctricas, las cuales estaban aumentando con la incorporación de la electrónica de potencia y otras nuevas tecnologías. Los primeros PLCs tuvieron un éxito inmediato, ya que funcionaban como reemplazo de los paneles basados en relés electromecánicos, permitiendo reducir dramáticamente el elevado costo que significaba la localización de las fallas, la corrección de problemas, las modificaciones en terreno y, por ende, la cantidad de horas-hombre que se ocupaban en este tipo de tareas. Otros de los factores que influyeron en su aceptación en el mercado fueron su facilidad de programación y contar con un lenguaje conocido y familiar para los electricistas de esa época, ya que estaba basado en diagramas de escalera y símbolos eléctricos comunes para ellos En la actualidad, los principales fabricantes de PLCs han normalizado los lenguajes de programación bajo la norma internacional IEC 61131-3, que, entre otros aspectos, considera cinco lenguajes: Diagrama Bloque Funcionales (FBD), Lista de Instrucciones (IL), Diagrama de Escalera (LD), Texto Estructurado (ST) y Gráfica Funciones Secuenciales (SFC). Para mencionar algunos de sus beneficios, y siendo evidente el menor costo que significaba para la implementación de una solución de control, podemos destacar la confiabilidad de estos equipos, ya que ajustando sus valores y corrigiendo su lógica de control, es fácilmente transferible a otros PLCs, permitiendo también mantener un respaldo electrónico del programa.

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La evolución de las redes

Las comunicaciones es otro punto a destacar en este tipo de equipamientos y su evolución se ha potenciado con el avance de la tecnología y la incorporación de protocolos abiertos, como Profibus DP, Modbus-RTU y Ethernet-IP. También nacen las redes de comunicación DeviceNet y CanOpen, esta última como una necesidad de la industria automotriz europea de bajar los costos de cableado, manteniendo una red robusta y asequible para todos los dispositivos de campo Estas redes se incorporan en el campo de la automatización para transmitir datos de proceso entre sistemas de control, módulos remotos de entrada/salidas, transmisores, válvulas, variadores de velocidad, partidores suaves, relés de protección de motor, etc. Sin duda alguna, la evolución de estas redes va de la mano del avance tecnológico, como lo demuestra la aparición de ARNET, una de las pocas redes de campo que pueden operar en cualquier topología de bus, estrella o árbol o combinadas.

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Procesamiento más veloz y capacidad de diagnóstico

La velocidad de procesamiento de la información por parte del PLC es otro aspecto que está en un continuo mejoramiento, ya que muchas aplicaciones de automatización requieren de una respuesta rápida ante un objeto que se encuentra frente un sensor en una fracción de segundo. Hoy en día, el ciclo de operación de un PLC, tiene una serie de etapas que operan en forma secuencial y repetitiva. En un programa típico, el tiempo de scan es de 1 a 25 milisegundos. El diagnóstico que proporcionan los PLCs para localizar y corregir fácilmente las fallas de hardware y software es otro de los beneficios que otorgan estos dispositivos, disminuyendo considerablemente el tiempo de implementación y puesta en marcha.

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6. OBJETIVOS

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OBJETIVOS PRINCIPAL

Automatizar proceso de dosificación de materia prima liquida para el área de mezclado.

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OBJETIVOS ESPECIFICOS

 Definir materiales a usar.  Identificar equipo de trabajo.  Evaluar la cantidad de dosificación de la materia prima liquida.  Identificar en el sistema de programación PLC salidas y entradas disponibles.

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7. POSIBLES SOLUCIONES 

Primera solución Ubicar tres sensores en el tanque de mesclado, el cual estuvieras conectados a un relé con su contacto abierto a una alarma sonora e iluminaria tanto en campo como en el área, esto indicara cada vez que el operario de válvulas realizara la apertura y cierre de las válvulas A o B según la alarma lo indique y al operario de mesclado tener presente la dosificación y tiempo de terminación de dosificación parar empezar el proceso de mezclado.

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Segunda solución

Ubicar tres sensores en el tanque de mesclado, esta señal será captada por un PLC, el cual a su salida ira a una bobina de un relé para cerrar su contacto y energizar la electroválvula que hará que actué el movimiento de una mariposa para dejar pasar la materia prima liquida.

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8. SOLUCIÓN SELECCIONADA Y JUSTIFICACIÓN

Solución numero 2 En la actualidad las empresas buscan automatizar sus procesos en busca de eficiencias elevadas para garantizar unos costos no muy altos en los productos de consumo masivo, esta sería una buena oportunidad de garantizar este tipo de ideología empresarial en donde se optimizará el consumo de las materias primas, se garantizará la calidad del producto, reducción de tiempo de preparación y reducciones de incapacidades por parte de los operarios a la manipulación de elementos mecánicos.

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9. CRONOGRAMA

Para desarrollar la problemática que actualmente se encuentra y con la solución seleccionada se propone realizar el siguiente cronograma

ACTIVIDAD

TIEMPO (Días)

Comprar de materiales

30-40

Instalación de tubería para aire comprimido

5

Instalación de sensores en el mezclador y tubería para cableado

20

Adecuación del nuevo programa

5

Pruebas

0,5

Capacitación de personal operativo

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Nota: el tiempo relacionado algunos son muy elevados debido de que son materiales de importación

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10. RECURSOS Para la implementación de dicho proyecto se deben de adquirir ciertos elementos para llevar a cabo una solución efectiva

DESCRIPCION

VALOR

Válvula inoxpa (x2)

11.200.000

Sensores de nivel (x3)

316.000

Tubería

210.000

Cable de control 2 hilos * 10 mts

110.000

Servicios contratista de montajes

450.000

Total

12.286.000

Nota: Alguno materiales de compra son costosos debido a las políticas de pago que tiene la empresa

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11. DISEÑO DE LA SOLUCION 

Plano Área de patio tanques

Tanque A

Válvula A Área de descargue

Tanque B

Válvula B

Área de preparación

Mezclador

Tubería de dosificación materias primas

Sensor superior Sensor Medio Sensor Inferior

Puesto de Control

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Algoritmos

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Link del video https://youtu.be/AnRTxpXJk28

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12. CONCLUSIONES SOBRE EL DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD 

Tener claro el problema garantiza una exitosa solución.

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Tener una proyección clara durante las actividades a solucionar ayuda a idealizar la solución acorde al problema.

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Entender hacia donde se dirige el proyecto y que finalidad tiene ayuda a tener una visión de que podemos lograr con nuestro ingenio.

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Tener bases de programación es ideal para la buena solución del proyecto.

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13. BIBLIOGRAFIA



https://www.inoxpa.es/productos/productotipo/valvulas-y-accesorios

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https://www.sick.com/es/es/sensores-de-fluidos/sensores-de-nivel/c/g981554



https://www.siemens.com/global/en/home/products/automation/systems/industrial /plc.html



https://w3.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/logic-modulelogo/demo-software/pages/default.aspx



http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=1131



www.abb.com/cawp/abbzh252/ad11f2103aa7ebe9c12570dd004cd13e.aspx

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