proceso_extraccion de aceite
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Este documento explica el desarrollo de la ingenieria para un el proceso de extraccion de aceite de las pipas de girasol.TRANSCRIPT
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INGENIERA ELECTRNICA EN
AUTOMATIZACIN Y CONTROL
REDES INDUSTRIALES
Simulacin de un Proceso de Extraccin de las
Pipas de Girasol
Realizado por:
LVAREZ MARCELO
GAIBOR DENNIS
GUALAVISI RICARDO
POLIT JOSE
SANDOVAL DANIELA
Fecha:
Mircoles, 03 de diciembre del 2014
ESPE Sangolqu
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1. TEMA ............................................................................................................................. 3
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................... 3
3. OBJETIVOS ................................................................................................................... 3
3.1. OBJETIVO GENERAL ........................................................................................... 3
3.2. OBJETIVOS ESPECFICOS .................................................................................. 3
4. DESARROLLO .............................................................................................................. 3
4.1. DESCRIPCIN DEL SISTEMA ............................................................................ 3
5. DISEO DEL PROCESO .............................................................................................. 5
5.1. MODELO DEL PROCESO ..................................................................................... 5
5.2. MODELO DE OPERACIONES ............................................................................. 6
5.3. DISEO DEL MODELO DE CONTROL DE PROCEDIMIENTOS EN LA
CLULA DE PROCESO ................................................................................................... 7
5.3.1. Identificacin de Unidades ............................................................................... 7
5.3.2. Identificacin de Mdulos de Equipo y Mdulos de Control .......................... 7
6. DIAGRAMAS P&ID ..................................................................................................... 8
6.1. P&ID DE LA FASE DE LIMPIEZA ........................................................................ 12
6.2. P&ID DE LA FASE DE REBLANDECIMIENTO .................................................. 12
6.3. P&ID DE LA FASE DE PRENSADO ...................................................................... 13
6.4. P&ID DE LA FASE DE TRATAMIENTO DEL ACEITE ...................................... 13
7. GRAFCET NIVEL UNO DEL PROCESO ................................................................... 9
7.1. GRAFCET Nivel uno proceso principal ....................................................................
8.1. ARQUITECTURA ................................................................................................ 14
8.2. DISTRIBUCIN ................................................................................................... 14
8.3. USO DEL COLOR ................................................................................................ 15
8.4. SMBOLOS Y REPRESENTACIN DE EQUIPOS ........................................... 16
8.5. SENSORES Y ACTUADORES DEL PROCESO ................................................ 18
8.6. DISTRIBUCIN DE LAS PANTALLAS ............................................................ 19
9. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 21
10. BIBLIOGRAFA ....................................................................................................... 21
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1. TEMA
SIMULACIN DE UN PROCESO DE EXTRACCIN DE LAS PIPAS DE
GIRASOL
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El proceso para la extraccin de aceite de las semillas de girasol es complejo, y
tardado, solo para obtener una cantidad pequea del producto. Ya que el aceite de
girasol es saludable, se lo produce comercialmente con lo cual surge la necesidad de
realizar un proceso automtico para la extraccin de grandes cantidades.
3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
Disear y simular para un proceso de extraccin de aceite de las pipas de girasol
mediante la utilizacin de una interface HMI.
3.2. OBJETIVOS ESPECFICOS
Implementar una interface HMI que cumpla con la norma ISA S88.
Esquematizar de forma clara el problema a resolver.
4. DESARROLLO
4.1. DESCRIPCIN DEL SISTEMA
Para poder realizar un proceso automtico de extraccin de aceite de girasol es
necesario realizarlo en cuatro fases:
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Fase de Limpieza
En la fase de limpieza se obtiene las pipas desde un silo hacia la
limpiadora mediante la utilizacin de un tornillo sin fin y una noria.
Posteriormente se trasladar las pipas hacia la tolva principal.
Fase de Reblandecimiento
Una vez que el sensor de nivel mximo de la tolva principal se ha activado,
se abrir la compuerta de la misma, llevando las pipas hasta la caldera para
reblandecerlas, adems las mquinas de la fase de limpieza se apagarn.
Fase de Prensado
Se trae las pipas desde la caldera hasta la prensa donde se extrae el aceite
con impurezas, el aceite se lo almacena en una decantadora y el turto se
lo coloca en una tolva.
Tratamiento del Aceite
Del aceite contenido en la decantadora se elimina por decantacin las
impurezas salidas del aceite y se las lleva mediante una motobomba hacia
depsito.
El aceite sin impurezas se lo lleva con una motobomba hasta una filtradora
la cual depura el aceite para posteriormente almacenarlo en un depsito.
Limpieza
ReblandecimientoPrensado
Tratamiento del Aceite
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5. DISEO DEL PROCESO
5.1. MODELO DEL PROCESO
PROCESO ETAPA DE
PROCESO
OPERACIN DE
PROCESO
ACCIN DE
PROCESO
Extraccin de
Aceite de las Pipas
de Girasol
Lavado
Transportar
Verificar el nivel del
silo
Encender el tornillo
sin fin
Encender la Noria
Limpiar
Encender la
limpiadora
Transferir las pipas a
la noria de la tolva
principal
Reblandecedor
Llenar la tolva
principal
Verificar el nivel de la
tolva principal
Encender la noria de
la tolva principal
Calentar
Encender la caldera
Transferir las pipas
tostadas a la prensa
Prensado
Extraer Extraer el aceite de las
pipas
Desechar
Llevar el turto a la
tolva
Transferir el aceite a
la decantadora
Tratamiento de
Aceite
Decantar Eliminar las
impurezas
Filtrar Depurar residuos en el
aceite an existentes
Almacenar
Almacenar el aceite
extrado
Almacenar residuos
sacados del aceite
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5.2. MODELO DE OPERACIONES
Verificar el nivel del silo
Transportar pipas
Limpiar
Llenar la tolva principal
Calentar
Desechar Extraer
Decantar
FiltrarAlmacenar residuos
del aceite
Almacenar el aceite
Encender el sinfn y la noria, para llevar las pipas a la limpiadora
Lavar la pipas
Encender la noria de la tolva principal y abrir la compuerta cuando est llena
Reblandecer la pipas con el calor, y transferirlas a la prensa
Llevar el turto de la prensa a la tolva
Extraer el aceite de las pipas de girasol
Eliminar las impurezas
Depurar residuos en el aceite
Ilustracin 1 Operaciones Identificadas
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5.3. DISEO DEL MODELO DE CONTROL DE PROCEDIMIENTOS
EN LA CLULA DE PROCESO
5.3.1. Identificacin de Unidades
Ilustracin 2 Identificacin de Unidades
5.3.2. Identificacin de Mdulos de Equipo y Mdulos de Control
Mdulos de Equipo
Mdulo de Equipo Actividad Realizada
ME_SENS_NIVEL Mide el nivel de la tolva principal
Mdulos de Control
Mdulo de Control Actividad Realizada
MC_LIMPIADORA Lava las pipas
MC_CALDERA Reblandece las pipas
MC_PRENSA Extrae el aceite
MC_DECANTADORA Elimina los residuos
MC_FILTRADORA Depura residuos
Identificacin de Unidades
Limpieza
Reblandecer
Prensado
Tratamiento de aceite
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6. DIAGRAMA DE FLUJO
SILOALMACENADOR DE
MATERIA PRIMA
MATERIA PRIMA
Sin fin y noria
Pipas limpias
LIMPIADORA
TOLVA PRINCIPAL
Pipas con suciedad
Noria
Sin fin
CALDERA
PRENSA
Sin fin conPipas reblandecidas
TOLVA DE TURTO
Noria
DECANTADORA
Aceite sin tratar
TANQUE RESIDUOS
Motobomba de residuos
FILTRADORA
Motobomba decantadora
TANQUE ACEITE
Motobomba filtradora
Aceite tratado
Salida residuos
Salida aceite
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7. GRAFCET
7.1. GRFCET NIVEL UNO DEL PROCESO PRINCIPAL
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7.2. GRAFCET NIVEL UNO SUBRUTINAS
SUBRUTINA DE ARRANQUE
SUBRUTINA DE APAGADO
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7.3. SUBRUTINA PRODUCCIN NORMAL DE ACEITE
7.4. GRAFCET NIVEL UNO APAGADO TOTAL
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8. DIAGRAMAS P&ID
8.1. P&ID DE LA FASE DE LIMPIEZA
Ilustracin 3 P&ID fase de limpieza
8.2. P&ID DE LA FASE DE REBLANDECIMIENTO
Ilustracin 4 P&ID fase de reblandecimiento
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8.3. P&ID DE LA FASE DE PRENSADO
Ilustracin 5 P&ID fase de prensado
8.4. P&ID DE LA FASE DE TRATAMIENTO DEL ACEITE
Ilustracin 6 P&ID fase de tratamiento del aceite
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9. DISEO DE LA INTERFAZ HMI
9.1. ARQUITECTURA
En base a las etapas del proceso se plantea la siguiente distribucin para la
arquitectura de la interfaz.
Presentacin e inicio
Extraccin de aceite
Alertas
Ayuda General
Lavado de pipasReblandecedor de
pipasPrensado de pipas Tratamiento de
aceite
9.2. DISTRIBUCIN
Consistencia
En base a la Gua Gedis, disponemos de las pantallas semejantes para
cada fase del proceso, sin embargo cada pantalla tendr su propia
configuracin.
Densidad
Generalizamos los elementos que contiene cada pantalla a un total de 15
elementos como mximo, excepto en la pantalla de alertas, pues se trata
de los indicadores de todo el proceso. En todas las pantallas la densidad
es baja.
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Simetra y Balance
Estandarizamos las pantallas de cada una de las fases en la cual se
visualiza en la parte superior el ttulo del proceso, en la derecha los
indicadores, en la parte izquierda las alarmas , en el centro los switchs de
control y el proceso; y en la parte inferior tres botones: alertas, principal
y ayuda
9.3. USO DEL COLOR
Visibilidad
Se debe elegir una gama de colores que sean visibles e identificables en
cada seccin de las pantallas.
Contraste con el fondo
Se ha seleccionado un fondo de color negro, el cual contrasta con las
letras de color blanco y el color gris de las maquinas del proceso. Este
contraste no afecta a la visin tras una exposicin prolongada de tiempo.
Designacin de colores
Dentro de la gama de colores seleccionada para el diseo, se utilizar
distintos tipos de colores para identificar un objeto o funcin de otro:
Informacin textual Color blanco
Maquinaria Color gris
Botones Color gris
Luces de alarma Color amarillo
Indicadores Color verde
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9.4. SMBOLOS Y REPRESENTACIN DE EQUIPOS
Cada uno de los elementos implementados en el sistema son propios del simulador y
de fcil uso y reconocimiento.
Elemento Descripcin Grafica
Silo
Almacena las pipa en grandes
cantidades. Capacidad Total:
100 m3
Sinfn Transporta las pipas de una
maquina hacia otra
Noria Se encarga de elevar las pipas
de una maquina o otra
Limpiadora Limpia las pipas que vienen
del silo
Tolva
Almacena pipas y almacena
desechos. Se obtienen
aproximadamente 120 Kg de
turto por 1 Tonelada de pipas
de girasol
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Elemento Descripcin Grafica
Caldera Reblandece las pipas
Prensa Muele las pipas y sale el aceite
por un lado y el turto por el otro
Decantadora Elimina por decantacin los
desechos
Filtradora Filtra y depura el aceite
Motobomba Impulsa el aceite a travs de las
tuberas
Depsitos
Almacena el aceite extrado y los
residuos sacados. Considerando
que por cada 1 ton de pipas se
extraen aproximadamente 250
litros de aceite y 42 litros de
residuos.
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9.5. SENSORES Y ACTUADORES DEL PROCESO
Sensores
Todos los sensores utilizados en el proceso son para controlar nivel, son
analgicos y trabajan en el rango de 0 100.
Actuadores
Nombre Tipo Localizacin Proceso Tag Descripcin
Motor 1 Elctrico Sinfn 1 Lavado SILO Transportar las pipas desde el silo hacia la noria
Motor 2 Elctrico Noria 1 Lavado NoriaTP Elevar las pipas y las coloca en la lavadora
Motor 3 Elctrico Lavadora Lavado Limpiadora Lava las pipas
Motor 4 Elctrico Noria 2 Reblandecedor NoriaP Elevar las pipas y las coloca en la tolva principal
Motor 5 Elctrico Tolva Reblandecedor TolvaP Permite el paso de pipas hacia el sinfn 2
Motor 6 Elctrico Sinfn 2 Reblandecedor SinfinTP Transporta las pipas desde la tolva principal hacia la
caldera
Rel Elctrico Caldera Reblandecedor Caldera Reblandece las pipas
Motor 7 Elctrico Prensa Prensado Prensa Muele las pipas para extraer el aceite
Motor 8 Elctrico Noria 3 Prensado NoriaL Eleva el turto hacia la tolva de desechos
Motor 9 Elctrico Decantadora Tratamiento de
aceite Decantadora Elimina por decantacin las impurezas del aceite
Bomba 1 Elctrico Decantadora Tratamiento de
aceite BombaD Enva el aceite desde la decantadora hacia el filtro
Bomba 2 Elctrico Filtradora Tratamiento de
aceite BombaF
Enva el aceite desde el filtro hacia el tanque de
almacenamiento
Bomba 3 Elctrico Deposito
residuos
Tratamiento de
aceite BombaR
Enva el aceite desde la decantadora hacia el tanque
de residuos
Nombre Localizacin Alarmas Proceso Descripcin
Sensor 1 Silo HH / LL Lavado Sensor ultrasnico encargado de controlar el
nivel del nivel del Silo
Sensor 2 Tolva
principal HH Reblandecedor
Sensor ultrasnico encargado de controlar el
nivel de la tolva principal
Sensor 3 Tolva
Desechos HH Prensado
Sensor ultrasnico encargado de controlar el
nivel de la tolva de desechos
Sensor 4 Decantadora HH Tratamiento del
aceite
Sensor ultrasnico encargado de controlar el
nivel de la decantadora
Sensor 5 Depsito de
aceite HH
Tratamiento del
aceite
Sensor ultrasnico encargado de controlar el
nivel del depsito de aceite
Sensor 6 Depsito de
residuos HH
Tratamiento del
aceite
Sensor ultrasnico encargado de controlar el
nivel del depsito de residuos
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9.6. DISTRIBUCIN DE LAS PANTALLAS
Pantalla principal (Extraccin de aceite)
Ilustracin 7 Pantalla principal del proceso
Pantalla de Lavado de pipas
Ilustracin 8 Pantalla de Lavado de pipas
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Pantalla de Reblandecedor de pipas
Ilustracin 9 Pantalla Reblandecimiento de pipas
Pantalla de Prensado de pipas
Ilustracin 10 Pantalla de Prensado de pipas
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Pantalla de Tratamiento del aceite
Ilustracin 11 Pantalla de Tratamiento del aceite
10. CONCLUSIONES
La gua GEDIS a pesar de no ser una norma, la serie de recomendaciones que provee se convierten fundamentales al momento de diseo de
interfaces HMI.
La distribucin simtrica de las pantallas, ofrece al usuario una fcil
comprensin del funcionamiento del sistema, adems que cada pantalla
tiene un botn de ayuda con las indicaciones de los procesos.
La visualizacin pertinente de las alarmas evita tragedias en la
produccin y alerta al usuario que acte con rapidez ante cualquier
evento.
11. BIBLIOGRAFA
Gua GEDIS (2013) RODRIGUEZ Penin, Sistemas SCADA, segunda edicin Elaboracin de aceite de girasol, disponible en:
http://www.aceitedegirasol.es/elaboracion-aceite-de-girasol.html,
extrado el 12 de noviembre del 2014.