Informe Mango

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA INFORME 05 INTE INTEGR GRAN ANTE TES S: AGU GUIL ILAR AR LUYO WIL WILLIAMS IAMS ROG OGGE GER R MONTEZA ZEVALLOS FIDEL TOMAS RUIZ SILVA MANUEL ALEXANDER VALLADARES 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  exót exótic ico o está está posi posici cion onan ando do a esta esta frut fruta a en merc mercad ados os dond donde e ante antess no se consumía. La etapa del proceso el cual hemos elegido automatizar es SELECCIÓN Y CALIBRADO, en esta esta línea línea de prod produc ucci ción ón tene tenemo moss que que much muchos os de sus 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. 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  exót exótic ico o está está posi posici cion onan ando do a esta esta frut fruta a en merc mercad ados os dond donde e ante antess no se consumía. La etapa del proceso el cual hemos elegido automatizar es SELECCIÓN Y CALIBRADO, en esta esta línea línea de prod produc ucci ción ón tene tenemo moss que que much muchos os de sus 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: Quie Qu iene nes, s, co con n su no nobl ble e sa sabi bidu durí ría, a, si sigu guen en au aun n gu guia iand ndo o nu nues estro tross 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: USA  TRATAMIENTO HIDROTERMIC O (20 TM/H) HIDROCOOLER EMPAQUE USA (19 TM/H) CAMPO RECEPCION (32 TM/H) SELECCIÓN  Y CALIBRADO (30 TM/H) EUROPA Y OTROS EMBARQUE USA EMPAQUE A EUROPA (10 TM/H) EMBARQUE EUROPA (9 TM/H) Cuadro referencial indicando los meses de mayor cosecha y donde se debe agilizar la producción 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) USA  TRATAMIENTO HIDROTERMIC O HIDROCOOLER EMPAQUE USA CAMPO SELECCIÓN  Y CALIBRADO RECEPCION EUROPA Y OTROS EMBARQUE USA EMPAQUE A EUROPA EMBARQUE EUROPA 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. 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 EUROPAOTROS. 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.    O    D    A    R    B  I   L    A    C    Y    N    Ó  I    C    C    E    L    E    S    E    D    A    P    A    T    E    A    C  I   N    O    T    C    R    E    L    E    A    R    O    D    A    R    B  I   L    A    C    N    O    C  I   C    E    L    E    S    E    D    O    L    U    D    O    M    O    D    A    C    E    S    E    D    O    L    U    D    O    M    S    A    L    L  I   B    O    C    S    E    O    L    U    M    D    O    A    S    N    E    S    N    A    O    O  I   C    P    N    C    E    E    C    E    R  I   C    S    N  I    E    D    A    P    P    A    T    E    N    O  I   S    R    E    M    N  I    S    A    L    L  I   B    O    C    S    E    E    R    P    U    O    L    O    M    D    A    H    A    C    N    A   J    A    F    E    D    O    L    U    M    D    O    S    O    R    T    O    Y    A    P    O    R    U    E    O    N    S  I   T    E    D   y ,   A    S    U    O    N  I   T    S    E    D    N    O  I    U    C    A    L  I   S    G    N    E    D    O    L    U    D    O    M   )    S    A    T    N  I   T    S  I   D    S    A    N    M    U    L    O    C    S    E    R    T    N    E    E    D  I   V  I   D    S   (    E    N    O  I   C    A    L    U    G    N  I    S    E    R    P    E    D    O    L    U    D    O    M    O    D    A    B  I    R    L    A    C    Y    N    Ó  I    C    C    E    S    L    E    E    D    A    P    A    T    E    A    L    D    E    S    U    Q    E    O    L    B    N    E    M    A    A    R    G    A  I   D 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      A      U  A D A R T N E NaClO NaClO G A E D E T N E U L F E R1 R2 V R E S E U Q O D A T A R T A R A P A RI , R P E D S O L U D O M S O L LI B O C S E E A L A L LI B O C S E , y N OI S R E M NI 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 R1 y R2 Especificación 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 (Arrancadores ON/OFF de estado de Bombas sólido que Dosificadoras 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 estrelladelta 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, MicroEH 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.