Morris Sallick Industrial Supplies, Inc.Mechanical, Electrical, Control/Automation & Instrumentation Process Engineering
CONTROL AUTOMATICO
DE
TACHOS DE AZUCAR
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INTRODUCCION
Control Automático de Tachos de Azúcar
En este documento se describe el sistema automático para control de tachos de azúcar, con el objetivo de mostrar los posibles alcances y beneficios al implementar la automatización en esta etapa del proceso del azúcar. Se detallan los diferentes lazosde control recomendados y estrategias de control depuradas a través del tiempo con nuestra experiencia adquirida.
Figura 1. Pantalla Principal de Control de Tachos
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ESTRATEGIA GENERAL
Lazos de Control + Secuencia Automática
Todos los lazos de control se encuentran ligados a una secuencia, la cual, ejecuta una lógica de etapasy transiciones para controlar los diferenteselementos finales del tacho conforme avanza el proceso. Esta secuencia la inicia el operador, por lo cual, es posible controlar el tacho sin utilizar dicha secuencia si así se desea.
Figura 2. Tendencias del Control de PresiónInstrumentacion recomendada
Transmisor de Temperatura de MasaTransmisor de VacíoTransmisor de NivelTransmisor de Presión CalandriaTransmisor de Brix (microondas)Transmisor de Brix (refractómetro)Transmisor de Corriente de Motor del RemovedorVálvula Control de VacíoVálvula Control de Vapor
Válvula Principal de Control de NivelVálvula Escoba (ON/OFF)Válvula Ruptura de Vacío (ON/OFF)Válvula Descarga (ON/OFF)Válvulas para alimentación de mieles y agua (ON/OFF)Válvula Control de Agua Caliente
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LAZOS DE CONTROLControl de temperatua
Este control es de mucha importancia para el correcto desarrollo del grano dentro del tacho. Para el mejor control de temperatura, se involucra el control de vacío del tacho y el control de presión de la calandria con el fin de mantener la temperatura adecuada en la masa.
Figura 4. Faceplate de PID del Control de Temperatura de Masa
Se realiza una optimización en línea para cada tacho con el fin de obtener la mejor curva de participación sobre el control de vacío y el de presión para lograr mayor estabilidad en la temperatura de la masa durante las diferentes etapas del proceso.
Figura 3. Faceplate para Sintonización del PIDde Control de Tempeatura de Masa
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LAZOS DE CONTROLControl de Nivel
En este control, se realiza la lógica más importante para el desarrollo ideal del grano, para lograr esto, es importante una alimentación continua. Utilizando la válvula automática de alimentación se mantiene el brix adecuado en la masa conforme aumenta el nivel del tacho.
Figura 6. Válvula de Control de Alimentación
Se utiliza para este control una lógica basada en el brix de la masa para crear una curva, la cual, entrega como resultado un Set Point de nivel, a partir de esta estrategia, el PID encuentra el rango óptimo de apertura de la válvula de alimentación conforme avanza el proceso. De esta manera se controla la entrada de miel al tacho logrando una mayor eficiencia en el desarrollo de cada templa.
Figura 5. Faceplate de PID del Control de Nivel
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LAZOS DE CONTROLControl de Presión
El control de presión es un lazo simple, el cual se ve afectado únicamente por la temperatura en una participación adecuada para lograr estabilidad en ambas variables (Presión Calandria y Temperatura de Masa).
Es importante, en esta estrategia, tomar en cuenta la presión total en la línea ya que la válvula de vapor controla presión y no flujo, por lo tanto, es necesario modificar el Set Point de presión en el PID con el objetivo de mantener un flujo constante de vapor y lograr la mayor eficiencia posible de evaporación en el tacho.
En la etapa de cristalización, el control de presión mantiene tan solo 2psi en la calandria al introducir la semilla con el objetivo de mantener la templa el tiempo adecuado en el punto de Súper Saturación ideal.
Figura 8. P&ID Control de Presión
Figura 7. Válvula de Control de Presión Vapor
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LAZOS DE CONTROLControl de Vacío
Este control además de regular el vacío, permite controlar la temperatura del tacho, el PID de temperatura afecta al PID de vacío por medio de una curva para obtener un Set Point de vacío, el resultado de esta curva debe estar dentro de un rango establecido con el objetivo de no desestabilizar el tacho, no provocar una pérdida de vacío difícil de controlar o recuperar. Al afectar ligeramente el vacío, se logra controlar la temperatura.
Se controla con esta estrategia una válvula automática en la entrada de agua de inyección al condensador, pero es importante también contar con algún sistema para expulsar los gases incondensables, este sistema se toma en cuenta dentro de la secuencia automática para activarse temporalmente al iniciar el proceso en el tacho. En la etapa de cristalización, el Set Point de Vacío se mantiene en -24inHg al momento de introducir la semilla con el objetivo de mantener la templa en el punto de Súper Saturación ideal.
En la etapa de cristalización, el Set Point de Vacío se mantiene en -24inHg al momento de introducir la semilla con el objetivo de mantener la templa en el punto de Súper Saturación ideal.
Figura 9. Válvula de Control de Vacío
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LAZOS DE CONTROL
Control de Agua Caliente
El control automático de agua caliente es muy utilizado cuando es necesario mantener el material en el mismo estado sin detener el proceso del todo. Este control está relacionado con el control de alimentación, siendo el brix de la masa su principal variable de proceso. La decisión de mantener el tacho en este estado de pausa se puede dar cuando se acaba el material para continuar desarrollando la templa.
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LAZOS DE CONTROLSúper Saturación
La sobresaturación es uno de los parámetros más importantes a considerar en el proceso de cristalización del azúcar. El sistema de control toma en cuenta esta variable indispensable para el punto de semillamiento y para el control del crecimiento del grano de una forma más uniforme. Para determinar la Super Saturación, se utiliza un algoritmo matemático que describa la súper saturación del azúcar en función de la pureza, temperatura y la concentración de la miel.
Concentración: Se refiere al brix del material base para la cristalización, al existir más sólidos implicará más azúcar, es decir, una mayor súper saturación. En la práctica, este será el parámetro que variará al esperar el punto ideal de para introducir la semilla ya que la pureza es un valor ingresado por el operador y la temperatura normalmente estará dentro el rango adecuado (dependiendo de la automatización y la estrategia de control).
Temperatura: El aporte de la temperatura en la súper saturación es variar la solubilidad del azúcar. La solubilidad corresponde a la cantidad máxima de soluto en una disolución que permite disolverse, a una concentración mayor estaría ya sobresaturada. Se dice que el aporte de la temperatura a la solubilidad es casi lineal.
Pureza: Se utiliza la pureza del material base para la cristalización. Se define como pureza la relación de azúcar entre sólidos existentes en la mezcla. Este parámetro es de importancia ya que de aquí se obtiene la cantidad de azúcar en la solución. Durante la cristalización se acumulan varios sólidos no azúcares reduciendo la pureza del material base. A pesar de que la pureza sólo es medida en laboratorio que llega a ser alterado durante la cristalización, su variación es despreciable para el cálculo de súper saturación y puede ser considerado constante.
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BENEFICIOS
Importancia de la Automatización de Tachos
• Hasta 30% menos de tiempo de templa, pudiendo incrementar la producción con el mismo equipo.
• Hasta 30% menos energía que en operación manual, traducido en menos consumo de vapor y energía eléctrica para lograr.
• Mejores resultados en la granometría, evitando grano falso o dilución y logrando mejores resultados en el centrifugado.
• Mejor control del tacho por parte del operador.
• Mayores facilidades para el operador.
• Más información y datos de proceso para el supervisor al tenerse la base de datos del proceso grabado en memoria.
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VERSIONES
PLC + HMI • En este caso el sistema está basado en un PLC capaz de manejar la secuencia del proceso y los lazos de
control y se agrega una pantalla táctil de 12 pulgadas que permite la visualización clara para el operador, el arranque y finalización del tacho y la entrada de datos. El sistema guarda una memoria, todas las variables del proceso y por cada tachada crea un archivo exportable a Excel. Este archivo se puede extraer desde la pantalla de operación a través de una red LAN desde cualquier computadora conectada a esa red y con los permisos de usuario necesarios para el acceso.
PLC + SCADA (+ HMI) • Usual para el manejo de varios tachos desde una sala de control, pero también es posible una versión
combinada de pantallas HMI y SCADA según la solicitud del cliente. Todos los datos se guardan en un historiador, lo que permite el análisis del proceso por parte de los ingenieros y supervisores de tacho
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Contactos:
Morris Sallick Industrial Supplies, Inc. (MSIS)
10025 NW 116 Way, Suite 17
Medley, FL 33178 USA
Ph. +1-305-480-5875
Fax. +1-305-480-5876
Webpage: www.morrissallick.com
Rodrigo Sallick
Presidente
Email: [email protected]
Skype: rodsallick
Whatsapp: +505-8722-5000
Mobile: +1-305-992-2745
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