Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Prepara tus exámenes
Prepara tus exámenes y mejora tus resultados gracias a la gran cantidad de recursos disponibles en Docsity
Prepara tus exámenes con los documentos que comparten otros estudiantes como tú en Docsity
Encuentra los documentos específicos para los exámenes de tu universidad
Estudia con lecciones y exámenes resueltos basados en los programas académicos de las mejores universidades
Responde a preguntas de exámenes reales y pon a prueba tu preparación
Consigue puntos base para descargar
Gana puntos ayudando a otros estudiantes o consíguelos activando un Plan Premium
Comunidad
Pide ayuda a la comunidad y resuelve tus dudas de estudio
Ebooks gratuitos
Descarga nuestras guías gratuitas sobre técnicas de estudio, métodos para controlar la ansiedad y consejos para la tesis preparadas por los tutores de Docsity
estudio estudio estudio estudio estudio
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
1 / 127
Esta página no es visible en la vista previa
¡No te pierdas las partes importantes!
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA YÉFFER ÁNDERSON JIMÉNEZ ORJUELA CÓDIGO: 1511091 IDENTIFICACIÓN: C.C. 1 .071.987. JOAN SEBASTIAN TORRES ÁVILA CÓDIGO: 1510994 IDENTIFICACIÓN: C.C. 1 .032.488. PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE INGENIERO MECATRÓNICO DE LA UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA DIRECTOR: M.SC. BALDOMERO MÉNDEZ PALLARES UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA BOGOTÁ, D.C. 2021
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA DEDICATORIA Es pertinente realizar especial mención a mi familia, quienes con amor, comprensión y esfuerzo hicieron de mis metas, una realidad. Sebastián Torres Ávila A mis padres, quienes me han apoyado en cada decisión que he tomado, soy el resultado de la formación que me han brindado, mis esfuerzos y logros son por y para ellos. A mis hermanos por ser ese apoyo con el que siempre se puede contar, este logro también es de ustedes. Yéffer Jiménez Orjuela
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA AGRADECIMIENTOS Resulta importante reconocer y agradecer en primer lugar a Dios, puesto que sin su bendición y amor no hubiese sido posible cumplir este objetivo. Especial reconocimiento merecen mis padres, quienes, con su apoyo moral en el proceso, hicieron de este un logro familiar. Así mismo, compañeros y docentes merecen reconocimiento, puesto que sin su apoyo y aportes en el proceso este no hubiese concluido. Sebastián Torres Ávila A mis padres, quienes me han enseñado los valores que me han formado como persona, por su gran esfuerzo que han hecho para criarnos y darnos el estudio, por enseñarme que trabajar fuertemente tiene sus buenos resultados. Por su incansable apoyo en cada una de las decisiones y etapas de mi vida, infinitas gracias. A la Cooperativa Colanta por permitirme hacer uso de sus instalaciones y equipos para poner en práctica mis conocimientos y brindarme la oportunidad de laborar en su valiosa cooperativa. Al Ing. Dubbier Herrera por su guía, paciencia y buenas enseñanzas en el campo laboral, además de su apoyo e insistencia en el desarrollo del proyecto. A la empresa Delipeña y en especial al Ing. Duván Pérez por su gran apoyo y guía en el desarrollo de este proyecto. Al Ing. Baldomero Méndez, quien, por medio de su valiosa dirección y conocimiento, hizo que el resultado de este proyecto fuese posible. A todos mis familiares, amigos, compañeros e ingenieros que de alguna u otra forma intervinieron en mi formación como persona y como profesional, en especial a aquellos que insistieron en el desarrollo del proyecto, gracias de todo corazón. Yéffer Jiménez Orjuela
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA ANEXO 2. PLANO DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS ................................................................... 114 ANEXO 3. ASIGNACIÓN DE SEÑALES ....................................................................................... 119 ANEXO 4. FICHA TÉCNICA DEL ACERO INOXIDABLE 304 ...................................................... 122
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA LISTA DE FIGURAS
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA LISTA DE ANEXOS ANEXO 1. PLANO P&ID DE LA PLANTA ANEXO 2. PLANO DE TUBERÍAS Y ACCESORIOS ANEXO 3. ASIGNACIÓN DE SEÑALES ANEXO 4. FICHA TÉCNICA DEL ACERO INOXIDABLE 304
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA INTRODUCCIÓN El sector panelero a pesar de tener tanta importancia en la economía del país, se ha visto rezagado en la implementación de nuevas tecnologías y técnicas que le permitan incrementar su capacidad de producción o que tengan como resultado un producto con una calidad alta, esto lleva a que el producto llegue a manos de los comensales con impurezas en su interior, manteniendo de esta forma el sector en un nivel inferior al que debería estar acorde a su importancia no solo en el sector económico sino que también en la canasta básica familiar. Debido a esto se desarrolla el proyecto con el fin de llevar progreso al campo colombiano y dar un impulso a la economía de las familias que han desarrollado esta actividad a lo largo de los años, al reducirles las actividades físicas que desarrollan las personas encargadas del proceso de producción de la panela y haciendo uso de instrumentación que permita controlar el proceso y por ende produzcan una panela con un estándar y calidad alta. El documento desarrolla en su primer capítulo presentando el planteamiento del problema y se proponen los objetivos que se deben alcanzar para desarrollar la propuesta. Por su parte, en el capítulo 2 se describe la forma en la que se ha llevado y que actualmente se sigue llevando a cabo el proceso de producción de la panela, esa información fue adquirida a partir de la investigación de proyectos relacionados al sector panelero y de las visitas realizadas a campo. Por otro lado, en el tercer capítulo se presenta la propuesta de automatización con la cual se realiza un plano P&ID de cómo sería la nueva planta de producción. Mientras que en el capítulo 4 se lleva a cabo la selección de los diferentes componentes de la red hidráulica, de la instrumentación que se ajuste mejor a los requerimientos de automatización y finalmente la selección del PLC con el cual se controlará el proceso. En el capítulo 6 se presenta la simulación del proceso de producción haciendo uso de una HMI para la visualización de las variables del mismo, finalmente, en el capítulo 7 se presentan los resultados de la simulación llevada a cabo en el capítulo anterior.
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA
1. GENERALIDADES PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.1. Antecedentes del Problema Desde la época colonial en la que se introdujo la caña en el continente por parte de los colonizadores españoles y hasta el día de hoy, no se ha visto una gran variación a la forma en la cual se han extraído los jugos de la caña de azúcar y la forma en la que se han procesado estos para obtener la muy conocida panela. En un principio para la extracción de los jugos se hacía uso de fuerza humana esclava y posteriormente se hizo uso de animales, en el siglo XIX se dio la llegada de los primeros trapiches de hierro, este fue el mayor cambio tecnológico en el sector, desde esa época y con la tecnología actual implementada en el sector alimenticio se puede ver el atraso en el sector panelero, razón por la cual se ve como una oportunidad, automatizar el proceso y generar un cambio importante en el sector, teniendo un impacto significativo en el producto que llega al consumidor [1]. 1.1.2. Descripción del problema Trapiche es como se le conoce al lugar en el que se extrae el jugo de la caña de azúcar y se lleva a cabo su procesamiento con el fin de obtener la panela que es muy conocida en todos los hogares colombianos, este proceso se lleva a cabo mediante la adición de temperatura y otros ingredientes a los jugos obtenidos tras la molienda de la caña de azúcar en un trapiche, que es el nombre del equipo que permite dicho proceso, razón por la cual, al lugar donde se encuentra ubicado el trapiche, también se conoce como tal. La producción de la panela se ha llevado a cabo por familias que mantienen la tradición, y por lo que la producción no ha mejorado en términos de equipos y métodos usados durante la preparación de la panela, en gran parte de este proceso interviene la mano humana sin algún tipo de lineamiento que garantice la calidad del producto final, por lo que es común que quien se encuentra en el final de la cadena productiva (consumidor) al momento de hacer la preparación de la famosa agua de panela encuentre impurezas tales como insectos y sedimentos procedentes de la suciedad de la caña debido a que no se realiza ningún tipo de lavado de la misma o un tamizado de los jugos extraídos, todo esto, debido a la falta de un proceso que garantice un producto de calidad. Con el fin de garantizar un producto de calidad para los consumidores, se plantea la automatización del proceso de producción de la panela, reduciendo a un mínimo la intervención de personal que puede causar el incumplimiento de las BPM (Buenas Prácticas de Manufactura) y la estandarización tanto del proceso como del producto por la falta de utilización de equipos que ayudan a verificar la calidad del producto que se está produciendo. 1.1.3. Formulación del problema ¿Cómo lograr la automatización del proceso de producción de la panela impactando de forma directa la calidad del producto que llega al consumidor?
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA 1.1.4. Línea de investigación del programa El proyecto pertenece a la línea de automatización. Debido a que el proceso que actualmente se lleva a cabo de manera muy rudimentaria y artesanal, proponiendo llevar a un nivel industrial y competitivo el sector panelero en el país, entregándole al productor un proyecto que pueda servir de guía con el fin de obtener un producto de calidad al consumidor y competitivo en el mercado. JUSTIFICACIÓN Con el desarrollo del proyecto y dando cumplimiento a los objetivos propuestos se espera ser un referente en el cambio tecnológico en el sector panelero para darle un impulso al campo colombiano con la implementación de diferentes estrategias que permitan obtener un producto con las mismas características con las que se ha producido por mucho tiempo pero a su vez con mayor calidad y logrando una estandarización controlando las diferentes variables como el pH, temperatura y viscosidad que actualmente en muchos trapiches se controlan y son establecidas por el paleador quien es el encargado entre otras tareas de traspasar los jugos entre fondos, agregar el material aglutinante, sacar la cachaza y adicionar la cantidad de cal que considere necesaria, por lo que no se logra tener un producto con las mismas características siempre. Actualmente el campo colombiano cuenta con muchos trapiches que se encuentran en estado de abandono o deterioro, requiriendo una alta inversión para el mejoramiento estructural del lugar donde se produce el producto. Dicha inversión no es rentable para muchos debido a que no es rentable por la extensión de sus cultivos y el retorno de inversión se extendería a muchos años, por lo que al implementar modelos de negocio donde se construya un centro de producción que pueda funcionar todos los días, podría cubrir la producción del producto final de muchas fincas cultivadoras de caña. Esto ayudaría a los campesinos a invertir en tecnificación de cultivos donde aumentaría la producción de la panela, con el fin de poder abrir nuevos caneles de mercados y aumentar los ingresos del campo colombiano. OBJETIVOS 1.3.1. Objetivo General Diseñar y simular el proceso de producción de panela de forma automatizada con el fin de obtener un producto estándar y de calidad. 1.3.2. Objetivos específicos
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA Figura 1. Termopar Fuente: Autores
DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PANELA Figura 3. Termorresistencia Fuente: Autores Debido a que la señal enviada por estos sensores puede ser en resistencia o en voltaje y que son magnitudes que el PLC no es capaz de leer, se requiere de un acondicionador de señal, comúnmente conocido como un transductor, cuya función es recibir la señal enviada por el sensor y traducirla en una señal de corriente que entiende el PLC, de acuerdo al tipo de controlador que se maneje la señal que se maneja puede ser en voltaje o en corriente, la señal más usada en la industria es de 4 mA – 20 mA, dicho elemento encargado de convertir la señal se puede ver en la Figura 4. Figura 4. Transductor de temperatura Fuente: Autores 1.5.1.2. Nivel En el sector industrial se cuenta con varias formas de medición de nivel en un tanque o silo, aplicando diferentes principios para la medición o control de la variable se tienen diferentes sensores cuyo principio de medición puede ser resistivo, capacitivo, presión o emisión de ondas.
