i
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA Documento
FORMATO HOJA DE RESUMEN PARA TRABAJO DE GRADO
Código
F-AC-DBL-007 Fecha
10-04-2012 Revisión
A
Dependencia
DIVISIÓN DE BIBLIOTECA Aprobado
SUBDIRECTOR ACADEMICO Pág.
i(127)
RESUMEN – TRABAJO DE GRADO
AUTORES RONI MAURICIO JAYA CAMACHO
DAVID ANTONIO SÁNCHEZ MENDEZ FACULTAD FACULTAD DE INGENIERIAS PLAN DE ESTUDIOS ESPECIALIZACIÓN EN AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL DIRECTOR JOSÉ ARMANDO BECERRA VARGAS TÍTULO DE LA TESIS DISEÑO DEL SISTEMA DE SUPERVISIÓN Y CONTROL
PARA LA AUTOMATIZACIÓN DE UN HORNO AUTOCLAVE
CON CAPACIDAD DE 45 TONELADAS/HORA, UTILIZADO
EN EL PROCESO DE ESTERILIZACIÓN DE FRUTO EN UNA
PLANTA EXTRACTORA DE ACEITE DE PALMA
RESUMEN (70 palabras aproximadamente)
EL DISEÑO DEL SISTEMA DE SUPERVISION Y CONTROL PARA LA
AUTOMATIZACION DE UN HORNO AUTOCLAVE CON CAPACIDAD DE 45
TONELADAS/HORA PERMITIO CONTROLAR LA APERTURA Y CIERRE DE
VÁLVULAS Y COMPUERTAS DE LAS AUTOCLAVES QUE INTERVIENEN EN EL
PROCESO DE ESTERILIZACIÓN DEL FRUTO DE LA PALMA DE ACEITE, SIEMPRE HA
SIDO UN PROBLEMA, YA QUE REALIZAR ESTA ACCIÓN MANUALMENTE, HA
GENERADO MUCHOS ACCIDENTES, ADEMÁS DE NO ALCANZAR CORRECTAMENTE
LOS TRES PICOS DE EXPANSIÓN CUANDO SE INYECTA EL VAPOR A LA
AUTOCLAVE.
CARACTERÍSTICAS PÁGINAS:
PLANOS: ILUSTRACIONES: CD-ROM:
ii
DISEÑO DEL SISTEMA DE SUPERVISIÓN Y CONTROL PARA LA
AUTOMATIZACIÓN DE UN HORNO AUTOCLAVE CON CAPACIDAD DE 45
TONELADAS/HORA, UTILIZADO EN EL PROCESO DE ESTERILIZACIÓN DE
FRUTO EN UNA PLANTA EXTRACTORA DE ACEITE DE PALMA
AUTORES
RONI MAURICIO JAYA CAMACHO
DAVID ANTONIO SÁNCHEZ MENDEZ
Trabajo de grado presentado como requisito para optar título de Especialista en
Automatización Industrial
DIRECTOR:
JOSÉ ARMANDO BECERRA VARGAS
IE. Msc.
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA
FACULTAD DE INGENIERIAS
ESPECIALIZACIÓN EN AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
Ocaña, Colombia Agosto, 2017
iii
iv
v
Dedicatoria
Le dedico este logro primeramente a Dios Padre, quien es el que permite que todo sea posible
regalándome salud, vida y todos sus dones. A mis padres David y Nelly por darme la vida y todo
su apoyo incondicional cada vez que me propongo una meta, son un gran ejemplo de
perseverancia, constancia y de que lo único que no tiene solución es la muerte. A mi esposa
Sharom por su apoyo incondicional día a día, la razón de ser de mis propósitos de cada día
mejorar para forjar un mejor futuro juntos, gracias por expresarme todos los días lo orgullosa que
te sientes de mí, eso me llena de motivos. A mi Abuelita Flor, quien gracias a sus oraciones me
protege y bendice para que todo me salga bien. A mis hermanos Yonathan, Yamile y Moices para
quienes soy su orgullo y me llenan de motivos para seguir creciendo como profesional.
A mis amigos los “BETA”, Roni, Corredor, Chiki y Méndez, quienes juntos con mucho esfuerzo
y dedicación, logramos llegar hasta el final de esta meta, empezamos juntos y terminamos juntos.
Betas for ever…
DAVID SÁNCHEZ
vi
Dedicatoria
Primeramente a Dios por permitirme lograr esta meta tan importante para mí. A mi madre Marilu
Camacho, por regalarme la vida y apoyarme en todo lo que me propongo como profesional. A
mis hermanos Nidia, Javier y Krist, para quienes soy su orgullo y un ejemplo a seguir, gracias por
darme su apoyo y ánimo en los momentos cuando más los necesito.
A mis amigos los “BETA”, David, Corredor, Chiki y Méndez, quienes juntos con mucho
esfuerzo, mojadas, varadas y aventuras en la moto y dedicación, logramos llegar hasta el final de
esta meta, empezamos juntos y terminamos juntos. Betas for ever…
RONI JAYA
vii
Agradecimientos
Los autores expresan sus agradecimientos:
A nuestro Director Armando Becerra, quien es nuestro Maestro, nuestra guía y ejemplo a seguir,
gracias por confiar en nuestras capacidades como profesionales y personas, porque no dudó un
segundo cuando le propusimos ser nuestro director, gracias por su tiempo, su calidad humana, su
entrega y pasión por la profesión, por servir a la educación de manera desinteresada.
Al Ingeniero Daniel Carrillo, por toda su gestión y colaboración durante el proceso estudiantil,
fue de mucha ayuda en momentos claves.
En general a todos los docentes de la Especialización por sus enseñanzas, por cada aporte que nos
dejaron y el conocimiento brindado, por la flexibilidad con los Cucuteños y su alto sentido de
pertenencia e identidad institucional.
viii
Indice
Introducción ........................................................................................................... xiv
Capítulo 1. Diseño del sistema de supervisión y control para la automatización
de un horno autoclave con capacidad de 45 toneladas/hora, utilizado en el
proceso de esterilización de fruto en una planta extractora de aceite de palma
.................................................................................................................................. xv
1.1 Planteamiento del Problema ................................................................................................. 16
1.2 Formulación del Problema ................................................................................................... 16
1.3 Objetivos .............................................................................................................................. 16
1.3.1 Objetivo general. ........................................................................................................... 16
1.3.2 Objetivos específicos. .................................................................................................... 16
1.4 Justificación .......................................................................................................................... 17
1.4.1 Beneficios sociales. ....................................................................................................... 18
1.4.2 Beneficios tecnológicos. ................................................................................................ 18
1.4.3 Beneficios económicos. ................................................................................................. 18
1.4.4 Beneficios empresariales. .............................................................................................. 18
1.4.5 Beneficios ambientales .................................................................................................. 18
1.5 Delimitación ......................................................................................................................... 19
1.5.1 Delimitación operativa. ................................................................................................. 19
1.5.2 Delimitación conceptual. ............................................................................................... 19
1.5.3 Delimitación geográfica. ............................................................................................... 19
1.5.4 Delimitación temporal. .................................................................................................. 19
Capítulo 2. Marco Referencial .............................................................................. 20
2.1 Marco Histórico .................................................................................................................... 20
2.2 Marco Teórico ...................................................................................................................... 20
2.2.1 Automatización industrial. ............................................................................................ 20
2.2.2 Automatización Industrial en Plantas Extractoras de aceite de palma (Plantas de
Beneficio). .............................................................................................................................. 25
2.2.3 Automatización del proceso de Esterilización en plantas extractoras de aceite de
palma. ..................................................................................................................................... 39
2.3 Marco Conceptual ................................................................................................................ 49
2.4 Marco Legal ......................................................................................................................... 52
ix
Capítulo 3. Diseño Metodológico .......................................................................... 54
3.1 Tipo de Investigación ........................................................................................................... 54
3.2 Fases para el Desarrollo del proyecto .................................................................................. 54
3.2.1 Fase 1: Evolución de la automatización de procesos industriales. ................................ 54
3.2.2 Fase 2: Apertura, cierre de compuertas en hornos autoclave para el proceso de
esterilización del fruto de palma de aceite. ............................................................................ 60
3.2.3 Fase 3: Sistema de control y los mecanismos requeridos para la automatización de
autoclaves para el proceso de esterilización del fruto en plantas extractoras de aceite de
palma. ..................................................................................................................................... 69
Capitulo 4. Recursos ........................................................................................... 119
4.1 Recursos Institucionales ..................................................................................................... 119
4.2 Recursos Humanos ............................................................................................................. 119
4.3 Recursos Financieros .......................................................................................................... 119
4.4 Recursos Tecnológicos ....................................................................................................... 122
Conclusiones .......................................................................................................... 123
Recomendaciones.................................................................................................. 125
Referencias Bibliográficas ................................................................................... 126
x
Lista de Figuras
Figura 1. La figura de la izquierda muestra la actividad de una planta que no ha automatizado sus
procesos y la de la derecha, una que sí lo ha hecho 27
Figura 2. Evolución y efecto del automatismo en Colombia 27
Figura 3. Beneficio por cada 100.000 toneladas de racimos de fruta fresca (rff) procesadas 28
Figura 4.Tres esterilizadores 29
Figura 5. Sistema automático de desfrutación 30
Figura 6. Puente grúa 31
Figura 7. Prensado automático 32
Figura 8. Automatismo en clarificación 34
Figura 9. Almacenamiento de aceite. Sistema de supervisión 35
Figura 10. Sistema automático de desfibración 37
Figura 11. Palmisteria y planta de palmiste 38
Figura 12. Estación de control centralizada 39
Figura 13. Automatismos en las plantas de beneficio colombianas 39
Figura 14. Conexiones típicas para un esterilizador 45
Figura 15. Picos de Esterilización 47
Figura 16. Registrador manual Galvanómetro 57
Figura 17. Interface real de un SCADA 58
Figura 18. Operario realizando acción de levantamiento de puente manualmente 62
Figura 19. Operador abriendo / cerrando válvula 65
Figura 20. SCADA Recepción y Esterilización planta AGC SAS 68
Figura 21. Unidades Hidráulicas 70
Figura 22. Unidad Hidráulica 71
Figura 23. Electroválvula de Vapor de 6” 74
Figura 24. Ciclo de esterilización 74
Figura 25. Diagrama P&ID diseño autoclave 75
Figura 26. Representación gráfica de una válvula trampa de vapor 76
Figura 27. Proceso de expulsión de condensados con válvula manual 78
Figura 28. Implementación de la trampa de vapor 79
xi
Figura 29. Diagrama de flujo para iniciar el ciclo de esterilización en el tablero de autoclave 83
Figura 30.Variables 1-24 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 84
Figura 31.Variables 25-48 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 85
Figura 32.Variables 49-72 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 85
Figura 34. Secuencia Bloque MAIN (OB1) 1 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) - - Segmentos 1 y
2. 86
Figura 35. Secuencia Bloque MAIN (OB1) 2 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) - - Segmento 3. 87
Figura 36. Secuencia Bloque MAIN (OB1) 3 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) - - Segmento 3. 87
Figura 37. Secuencia Bloque MAIN (OB1) 4 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) - - Segmento 3. 88
Figura 38. Valor analógico del transmisor de presión rango de 0 a 45 psi que nos da la medida de
4 a 20 mA – MATLAB R2015a 89
Figura 39. Escalización señal presóstato (1) - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 90
Figura 40. Escalización señal presóstato (2) - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 91
Figura 41. Escalización señal presóstato (3) - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 91
Figura 42. Escalización señal presóstato (3) - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 92
Figura 43. Bloque de Autoclave, segmentos 1 y 2 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 94
Figura 44. Bloque de Autoclave, segmentos 3 y 4 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 95
Figura 45. Bloque de Autoclave, segmentos 5 y 6 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 95
Figura 46. Bloque de Autoclave, segmentos 7 y 8 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 96
Figura 47. Bloque de Autoclave, segmentos 9 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 96
Figura 48. Bloque de Autoclave, segmento 10 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 97
Figura 49. Bloque de Autoclave, segmento 11-1 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 97
Figura 50. Bloque de Autoclave, segmento 11-2 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 98
Figura 51. Bloque de Autoclave, segmentos 12 y 13 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 98
Figura 52. Bloque de Autoclave, segmento 14 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 99
Figura 53. Bloque de Autoclave, segmento 15-1 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 99
Figura 54. Bloque de Autoclave, segmento 15-2 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 100
Figura 55. Bloque de Autoclave, segmento 16 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 100
Figura 56. Bloque de Autoclave, segmento 17-1 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 101
Figura 57. Bloque de Autoclave, segmento 17-2 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 101
Figura 58. Bloque de Autoclave, segmento 17-3 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 102
xii
Figura 59. Bloque de Autoclave, segmento 18 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 102
Figura 60. Bloque de Autoclave, segmento 19 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 103
Figura 61. Configuración de variables Bloque de Autoclave (Generación instantánea) 1 - - TIA
Portal V13 SP1 (Step 7) 103
Figura 62. Configuración de variables Bloque de Autoclave (Generación instantánea) 2 - - TIA
Portal V13 SP1 (Step 7) 104
Figura 63 Configuración de variables Bloque de Autoclave (Generación instantánea) 3 - - TIA
Portal V13 SP1 (Step 7) 104
Figura 64. Configuración de variables Bloque de Autoclave (Generación instantánea) 4 - - TIA
Portal V13 SP1 (Step 7) 105
Figura 65. SCADA HMI – Ciclo de Desaireación Autoclave - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) 106
Figura 66. Botón Inicio SCADA HMI – 106
Figura 67. Leds indicadores anillos, puertas y puentes, SCADA HMI – 107
Figura 68.Indicadores SCADA HMI – 107
Figura 69. Botón Pausa SCADA HMI 108
Figura 70. Ciclos autoclave SCADA HMI – 108
Figura 71. Compuertas autoclave SCADA HMI – 109
Figura 72. Parada de emergencia SCADA HMI – 110
Figura 73. Led de alarma SCADA HMI – 110
Figura 74. Alimentación del tablero de autoclaves 111
Figura 75. Fuente de Poder 120/230VAC-24DC 112
Figura 76. Conexión de alimentación en módulos del PLC 113
Figura 77. Conexión de botones y sensores 114
Figura 78. Conexión de bobinas para accionamiento de válvulas de vapor y condensado 114
Figura 79. Conexión de válvulas de vapor y alarma. 115
Figura 80. Conexión de transmisor de temperatura. 116
Figura 81. Distribución interior de elementos en el tablero 117
Figura 82. Distribución exterior de elementos en el tablero 117
xiii
Lista de Tablas
Tabla 1. ........................................................................................................................................... 45
Tabla 2 ............................................................................................................................................ 48
Tabla 3 ............................................................................................................................................ 49
Tabla 4 ............................................................................................................................................ 61
Tabla 5. ........................................................................................................................................... 63
Tabla 6 ............................................................................................................................................ 66
Tabla 7 ............................................................................................................................................ 79
Tabla 8 ............................................................................................................................................ 86
Tabla 9 .......................................................................................................................................... 120
Tabla 10 ........................................................................................................................................ 120
Tabla 11 ........................................................................................................................................ 121
Tabla 12 ........................................................................................................................................ 121
Tabla 13 ........................................................................................................................................ 121
xiv
Introducción
A raíz del cese de la violencia en Colombia, muchos campesinos han decidido volver a sus
tierras y comenzar a cultivar nuevamente, uno de los cultivos que han ido implementando en
estas zonas que anteriormente fueron de guerra ha sido la palma de aceite o palma africana, razón
por la cual el aumento de este cultivo en los últimos 12 años ha sido de cerca de un 25%.
Debido a esto, la industria de extracción de aceite de palma ha venido creciendo, siendo el
grupo empresarial Oleoflores y el grupo Manuelita de los pioneros en poner en funcionamiento
plantas extractoras de aceite de palma, así como pequeños grupos de agricultores, quienes han
formado asociaciones y han puesto en funcionamiento pequeñas plantas industriales.
La automatización de este tipo de plantas extractoras ha venido creciendo, ya que facilita los
procesos que intervienen en la extracción del aceite tanto de palma como de palmiste, grandes
empresas, como la desaparecida Consultécnica S.A., Eléctricos Importados S.A., AIC
Internacional S.A.S entre otras, se han dedicado en los últimos años al montaje, y/o
modernización de este tipo de plantas en Colombia.
El proceso de esterilización, es el proceso en el cual el fruto de la palma de aceite es sometido
a vapor sobrecalentado a diferentes presiones, buscando tres picos de expansión, para cocinar
correctamente el fruto, ablandarlo, y detener los efectos de acidificación del mismo, para
posteriormente continuar con el proceso y obtener el aceite de palma.
Norte de Santander, cuenta actualmente con tres plantas extractoras de aceite de palma, la
primera, Cooperativa Palmas de Risaralda COOPAR LTDA fue construida en zona rural del
municipio de El Zulia, tiene una capacidad actual de procesamiento de 10 toneladas de fruto por
xv
hora, es una planta de accionamiento manual, no cuenta actualmente con modernización, y fue
fundada por una asociación de palmicultores de la zona; la segunda, Palmicultores del Norte de
Santander PALNORTE S.A.S, también es una asociación de palmicultores, instalada en el
corregimiento de Campo Dos, municipio de Tibú, es una planta automatizada en cerca de un
60%, cuenta con una capacidad de procesamiento de 20 toneladas de fruto por hora; y la tercera,
Aceites y Grasas del Catatumbo, perteneciente al Grupo Empresarial Oleoflores, la cual
recientemente entró en funcionamiento, cuanta con una capacidad de procesamiento de 45
toneladas de fruto por hora, y se encuentra automatizada en un 60%, está planta tiene proyectada
dos ampliaciones una para procesamiento de 90 toneladas de fruto por hora y otra para 135
toneladas de fruto por hora.
Automatizar el proceso de esterilización en plantas extractoras de aceite en Colombia, y en
general automatizar todos los procesos que intervienen en este tipo de plantas, es mejorar
continuamente los procesos, tanto técnicos como de seguridad y salud en el trabajo.
16
Capítulo 1. Diseño del sistema de supervisión y control para la automatización
de un horno autoclave con capacidad de 45 toneladas/hora, utilizado en el
proceso de esterilización de fruto en una planta extractora de aceite de palma
1.1 Planteamiento del Problema
Controlar la apertura y cierre de válvulas y compuertas de las autoclaves que intervienen en el
proceso de esterilización del fruto de la palma de aceite, siempre ha sido un problema, ya que
realizar esta acción manualmente, ha generado muchos accidentes, además de no alcanzar
correctamente los tres picos de expansión cuando se inyecta el vapor a la autoclave.
1.2 Formulación del Problema
¿Cuál sería el diseño del sistema de Supervisión y Control adecuado para la automatización
de un horno autoclave con capacidad de 45 Toneladas/hora, utilizado en la esterilización de fruto
en una planta extractora de aceite de palma que me permita controlar apertura y cierre de válvulas
y compuertas de acuerdo a la supervisión de las variables del proceso?
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general. Diseñar del sistema de supervisión y control para la automatización
de un horno autoclave con capacidad de 45 Toneladas/hora, utilizado en el proceso de
esterilización de fruto en una planta extractora de aceite de palma.
1.3.2 Objetivos específicos. Describir la evolución de la automatización de procesos
industriales
Distinguir los tipos de control y mecanismos utilizados en hornos autoclaves para el proceso
de esterilización del fruto en plantas extractoras de aceite de palma.
17
Definir el sistema de control y los mecanismos requeridos para la automatización de
autoclaves para el proceso de esterilización del fruto en plantas extractoras de aceite de palma.
1.4 Justificación
La necesidad de mejorar la eficiencia en la extracción de aceite y almendra en las plantas de
beneficio de aceite de palma Colombianas, mediante la disminución en los niveles de pérdidas y
los costos de procesamiento, hacen que el desarrollo de herramientas para el control y supervisión
en áreas sensibles del proceso sea considerado hoy como un elemento imprescindible, tanto para
los proyectos de mejora de las plantas existentes, como en el desarrollo de nuevos proyectos.
Este tipo de herramientas ha surgido de manera gradual, respondiendo a las necesidades más
relevantes del proceso, principalmente en las secciones de esterilización, desfrutación, prensado y
generación de vapor
Como en todas las industrias, en las plantas extractoras de aceite el desarrollo de
automatismos tiene el objeto de mejorar la eficiencia de los procesos, mediante el aumento de la
productividad y la disminución de los costos de operación y mantenimiento. Así con un sencillo
análisis de costo-beneficio, es posible evaluar la conveniencia de implementar sistemas de control
en una determinada sección del proceso.
Por otra parte, la normalización, supervisión y control del proceso en cada una de sus etapas
son factores indispensables para asegurar la obtención permanente de buenos resultados en
extracción de aceite y pérdidas de aceite y almendras.
En el proceso de esterilización, ayudan al cumplimiento de los objetivos de la esterilización,
al disminuir la variación de presión aplicada en los ciclos de esterilización y restringir el tiempo
18
de sostenimiento. Adicionalmente, evitan el aumento de las pérdidas de aceite en tusa,
ocasionada por la presencia excesiva de condensados en el esterilizador (autoclave) durante el
ciclo (Silvia, 2012).
Por lo tanto, se evidencia que es posible mejorar el proceso de esterilización, implementando
automatismos en las autoclaves.
1.4.1 Beneficios sociales. Se espera generar interés por la adopción de nuevas tecnologías y
reducir la cantidad de accidentes por mal operación manual durante el proceso.
1.4.2 Beneficios tecnológicos. Se busca facilitar la manipulación del proceso de control de la
autoclave, tener control en el tiempo real del proceso, y la manipulación de variables que
intervienen en el mismo.
1.4.3 Beneficios económicos. Mayor obtención de aceite al realizar una correcta cocción del
fruto.
1.4.4 Beneficios empresariales. Aumentar la eficiencia en las labores de los operadores,
puesto que un sistema debidamente automatizado y monitoreado, permitirá un mejor desempeño
debido a la disminución de fatiga del sistema musculo esquelético (M.E).
Posicionamiento de la empresa, apuntando a la obtención de registros de Calidad.
Reducción en el índice de accidentalidad y enfermedades en el trabajo
1.4.5 Beneficios ambientales. Mediante la implementación de la automatización, se
disminuyen las pérdidas de vapor en la admisión, y por ende, se disminuye la cantidad de
combustible utilizado en la caldera para generarlo.
19
1.5 Delimitación
1.5.1 Delimitación operativa. Supervisión y control de las variables que actúan en el proceso
de esterilización, como el mecanismo de la apertura y cierre de compuertas al momento de carga
y descarga del producto.
1.5.2 Delimitación conceptual. Sistemas de control, comunicaciones industriales, proceso de
esterilización del fruto de palma, sistemas SCADA, accionamientos mecánicos, válvulas
electromecánica.
1.5.3 Delimitación geográfica. Planta Extractora Aceites y Grasas del Catatumbo SAS,
ubicada en el corregimiento Reyes Campo Dos, municipio Tibu, Norte de Santander.
1.5.4 Delimitación temporal. Este proyecto se desarrolló en 10 semanas.
20
Capítulo 2. Marco Referencial
2.1 Marco Histórico
Diseño y cálculo para la automatización del proceso de esterilización del fruto de palma
africana en la obtención de aceite para la empresa COOPAR (Cooperativa Palmas Risaralda
Ltda), ubicada en el municipio de El Zulia, Norte de Santander – Corzo Leonel, Abreu Jensen,
Universidad Francisco de Paula Santander, Cúcuta –Norte de Santander. Tesis de Pregrado
Ingeniería Electromecánica, presentada en diciembre del año 2014, se realizó un estudio para la
automatización de este proceso, con el fin de dejar un precedente para la modernización de la
planta que actualmente opera en el municipio de El Zulia.
Ingeniería de Automatización para el proceso de esterilización en la extracción de aceite de
palma africana de la empresa Oleoflores Ltda – Rozo Durwin, Velasco Libardo, Universidad de
Pamplona, Pamplona – Norte de Santander. Artículo científico presentado ante el instituto de
investigación y desarrollo de tecnologías aplicadas (IIDTA) de la Universidad de Pamplona.
Diseño de sistema de supervisión y automatización para planta extractora de aceite de
palma. – Barrera Johan, Vargas Juan – Colombia. Artículo científico, cuyo origen es
desconocido, solo se tiene registro de que se presentó en Colombia, pero que integra un gran
aporte para la realización del presente proyecto.
2.2 Marco Teórico
2.2.1 Automatización industrial. La automatización industrial (automatización: del griego
antiguo auto, ‘guiado por uno mismo’) es el uso de sistemas o elementos computarizados y
21
electromecánicos para controlar maquinarias o procesos industriales. Como una disciplina de la
ingeniería más amplia que un sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que
incluye los sensores, los transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los
sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para
supervisar y controlar las operaciones de plantas o procesos industriales.
https://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial
Prehistoria. Las primeras máquinas simples sustituían una forma de esfuerzo en otra forma
que fueran manejadas por el ser humano, tal como levantar un peso pesado con sistema de poleas
o con una palanca. Posteriormente las máquinas fueron capaces de sustituir la energía humana o
animal por formas naturales de energía renovable, tales como el viento, las mareas, o un flujo de
agua.
Todavía después, algunas formas de automatización fueron controladas por mecanismos de
relojería o dispositivos similares utilizando algunas formas de fuentes de poder artificiales -algún
resorte, un flujo canalizado de agua o vapor para producir acciones simples y repetitivas, tal
como figuras en movimiento, creación de música, o juegos. Dichos dispositivos caracterizaban a
figuras humanas, fueron conocidos como autómatas y datan posiblemente desde el año 300 AC.
https://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial
Siglo XIX. En 1801, la patente de un telar automático utilizando tarjetas perforadas fue
dada a Joseph Marie Jacquard, quien revolucionó la industria del textil.
La parte más visible de la automatización actual puede ser la robótica industrial. Algunas
ventajas son repetitividad, control de calidad más estrecho, mayor eficiencia, integración con
sistemas empresariales, incremento de productividad, y reducción de trabajo humano. Algunas
22
desventajas son requerimientos de un gran capital, decremento severo en la flexibilidad, y un
incremento en la dependencia del mantenimiento y reparación. Por ejemplo, Japón ha tenido
necesidad de retirar muchos de sus robots industriales cuando encontraron que eran incapaces de
adaptarse a los cambios dramáticos de los requerimientos de producción, no siendo posible
justificar sus altos costos iniciales.
https://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial
Siglo XX. La automatización había existido por muchos años en una escala pequeña, y para
mediados del siglo XX aún utilizaba mecanismos simples para automatizar tareas sencillas de
manufactura. El concepto solamente llegó a ser realmente práctico con la adición (y evolución)
de las computadoras digitales, cuya flexibilidad permitió manejar cualquier clase de tarea. Las
computadoras digitales con la combinación requerida de velocidad, poder de cómputo, precio y
tamaño, como para ser aplicadas en la industria, empezaron a aparecer en la década de los años
1960. Antes de ese tiempo, las computadoras industriales eran exclusivamente computadoras
analógicas y computadoras híbridas. Desde entonces las computadoras digitales tomaron el
control de la mayoría de las tareas simples, repetitivas, tareas semiespecializadas y
especializadas, con algunas excepciones notables en la producción e inspección de alimentos.
Como un famoso dicho anónimo dice, "para muchas y muy cambiantes tareas, es difícil
remplazar al ser humano, quienes son fácilmente vueltos a entrenar dentro de un amplio rango de
tareas, más aún, son producidos a bajo costo por personal sin entrenamiento".
https://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial
La automatización industrial y el cuerpo humano. Existen muchos trabajos donde no
existe riesgo inmediato de la automatización. Ningún dispositivo que haya sido inventado puede
competir contra el ojo humano para la precisión y certeza en muchas tareas; tampoco el oído
23
humano. Cualquier persona puede identificar y distinguir mayor cantidad de esencias que
cualquier dispositivo automático. Las habilidades para el patrón de reconocimiento humano,
reconocimiento de lenguaje y producción de lenguaje se encuentran más allá de cualquier
expectativa de los ingenieros de automatización.
https://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial
Sistemas de Control Distribuido. Existe un concepto fundamental y muy actual en torno a
la automatización industrial y es el de DCS (sistemas de control distribuido). Un sistema de
control distribuido está formado por varios niveles de automatización que van desde un mínimo
de 3 hasta 5. Los mismos se denominan: nivel de campo (donde se encuentran los sensores y
actuadores), nivel de control (donde se encuentran los PLCs o las Estaciones de Automatización),
nivel de supervisión (donde se encuentran las Estaciones de Operación y los Servidores de
Proceso), nivel MES (donde se encuentran PCs con softwares especializados para la distribución
de toda la información de planta así como la generación de reportes)y el nivel ERP (donde se
encuentran igualmente PCs con softwares especializados para la planificación y administración
de la producción de toda la industria o empresa).
Se utilizan computadoras especializadas y tarjetas de entradas y salidas tanto analógicas
como digitales para leer entradas de campo a través de sensores y para generar, a través de su
programa, salidas hacia el campo a través de actuadores. Esto conduce para controlar acciones
precisas que permitan un control estrecho de cualquier proceso industrial. (Se temía que estos
dispositivos fueran vulnerables al error del año 2000, con consecuencias catastróficas, ya que son
tan comunes dentro del mundo de la industria).
https://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial
24
Interface Hombre – máquina. Las interfaces hombre-máquina (HMI) o interfaces
hombre-computadora (CHI) suelen emplearse para comunicarse con los PLCs y con otras
computadoras, para labores tales como introducir y monitorear temperaturas o presiones para
controles automáticos o respuesta a mensajes de alarma. El personal de servicio que monitorea y
controla estas interfaces son conocidos como ingenieros de estación y el personal que opera
directamente en la HMI o SCADA (Sistema de Control y Adquisición de Datos) es conocido
como personal de operación. https://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial
Prueba de Automatización. Otra forma de automatización que involucra computadoras es
la prueba de automatización, donde las computadoras controlan un equipo de prueba automático
que es programado para simular seres humanos que prueban manualmente una aplicación. Esto es
acompañado por lo general de herramientas automáticas para generar instrucciones especiales
(escritas como programas de computadora) que direccionan al equipo automático en prueba en la
dirección exacta para terminar las pruebas.
https://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial
Automatización y política fiscal. Un estudio realizado por dos profesores de la
Universidad de Ball State reveló que entre 2000 y 2010, alrededor del 87% de las pérdidas de
empleos en la industria manufacturera norte-americana provenían de la eficiencia de las fábricas
provenientes de la automatización y una mejor tecnología. Solamente 13% de las pérdidas de
puestos de trabajo se debieron al comercio, de acuerdo con CNN Rise of the machines: Fear
robots, not China or Mexico.
Con la aceleración de la adopción de la tecnología de inteligencia artificial se espera que
más personas sean desplazadas por la automatización en el futuro próximo el cual ha generado
25
una discusión intensa de política pública en 2017. Bill Gates, el fundador de Microsoft, ha
defendido la idea de que los robots deben pagar impuestos para compensar por el desempleo
tecnológico. Por otro lado, Lawrence Summers, economista americano, contestó a Bill Gates
diciendo que cobrar impuestos de una actividad que genera riqueza no sería lógico, y lo que
habría que hacer para enfrentar la pérdida de empleos, es invertir recursos en educación y re-
entrenamiento. https://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial
2.2.2 Automatización Industrial en Plantas Extractoras de aceite de palma (Plantas de
Beneficio). La automatización industrial es una herramienta importante para optimizar procesos,
disminuir los costos de operación e incrementar la productividad, razón por la cual la decisión de
llevarla a cabo debe estar precedida de un análisis de costo/beneficio. Las primeras aplicaciones
se basaron en la lógica del cableado estructurado, que responde a la interacción eléctrica entre
cables y equipos electrónicos de instrumentación (equipos de control y equipos que se controlan).
Ejemplo de ellas se dio hace unos 10 años, cuando se empezó a automatizar la dosificación
de la esterilla a los desfrutadores mediante unos ciclos temporizados, que usaban dos
temporizadores, uno de los cuales hacía el trabajo y el otro el reposo, pues se trataba de disminuir
el costo de operación. En esa época no se obtenían los mejores resultados, pues la dosificación se
hacía a baches y había problemas en las pérdidas por fruto adherido e impregnación de aceite en
la tusa.
Más tarde aparecieron los plc o controladores lógicos programables, que facilitaron la
automatización proporcional del proceso. Como ejemplo concreto se pueden citar las primeras
aplicaciones de automatización en esterilización, en las que era necesario manejar
proporcionalmente las válvulas reguladoras, que por lo general eran de 0 a 60 psi con señales de
26
4 a 20 miliamperios. El sistema plc también puede manejar o controlar digitalmente cualquier
proceso, desde parámetros ON/OFF.
Luego se dieron los software Scada, que son plc de avanzada, los cuales posibilitan la
supervisión y control, y adquisición de datos, cosa que facilita hacer la trazabilidad a eventos
ocurridos anteriormente dentro del proceso. Asimismo, permite hacer un seguimiento en
distancias remotas; es decir, a través de la internet es posible accesar a ellos, manipular variables
y supervisar su comportamiento.
En Colombia las plantas de beneficio utilizan los tres sistemas: la lógica del cableado, los
plc y recientemente los software Scada, especialmente en las nuevas calderas y en las estaciones
de control centralizado (Rincon, 2010).
Objetivos de los automatismos. Desde el punto de vista económico, el objetivo de los
automatismos es el aumento de la productividad y la disminución de los costos. Pero desde el
punto de vista operativo, se trata de normalizar los procesos. En ese sentido, la Figura 1 describe
el comportamiento de una planta de beneficio que no tiene automatismos y una que sí los tiene.
La diferencia radica en que la segunda puede garantizar que los buenos resultados permanezcan
invariables en el tiempo, mientras que la primera no puede hacerlo, debido a que la operación
está a cargo de una persona, de cuyas competencias y capacidades se depende.
La Figura 1 muestra cómo en los últimos 10 años se ha reducido la pérdida total de aceite
en las plantas de Colombia, y se aprecia en términos porcentuales la relación directa que ello
tiene con la aplicación de automatismos (Rincon, 2010).
27
Figura 1. La figura de la izquierda muestra la actividad de una planta que no ha automatizado sus procesos y
la de la derecha, una que sí lo ha hecho
Nota: Rincón, 2010.
Figura 2. Evolución y efecto del automatismo en Colombia
Nota: Rincón, 2010.
Si se toma el periodo correspondiente a 2000-2005, la diferencia es de 0,15%. Esto
significa que una planta que procese 100.000 toneladas ahorrándose en aceite ese porcentaje
obtendría 150 toneladas más de aceite que, con un precio de US$680 por tonelada, representarían
alrededor de US$102.000 (Figura 3). Ello demuestra que un proyecto de automatización bien
dirigido a las buenas prácticas del proceso tiene una recuperación de la inversión en el mediano
28
plazo (Rincon, 2010).
Figura 3. Beneficio por cada 100.000 toneladas de racimos de fruta fresca (rff) procesadas
Nota: Rincón, 2010.
A continuación se describen los automatismos más comunes, sus costos y sus ventajas.
Aplicaciones por subproceso
Esterilización
En esterilización se está aplicando automatización industrial basada en plc, esto es, como se
dijo, un controlador lógico programable, el cual a través de una señal proporcional facilita regular
la presión dentro de los esterilizadores.
Sus características permiten graficar el comportamiento de las variables y reprogramar las
presiones y los tiempos del ciclo dependiendo de la madurez de la fruta. Así es posible tener el
control total del sistema.
Implantarlo cuesta alrededor del US$35.000 (tres esterilizadores. Figura 4), y los beneficios
en la producción se representan con la disminución de 0,022% de la pérdida de aceite/rff, y el
29
incremento de la eficiencia del sistema (Rincon, 2010).
Figura 4.Tres esterilizadores
Fuente: Rincón, 2010.
Desfrutación. En desfrutación también se están aplicando automatismos basados en
controles de nivel instalados en la parte superior de los digestores (Figura 5), los cuales
comandan o controlan la dosificación a las desgranadoras o desfrutadores, y a la vez bloquean la
posibilidad de volteo en los tambores, disminuyendo la velocidad lineal de los transportadores de
cadena.
De esta manera se puede controlar la dosificación hasta la desgranación, con lo que se
merman las pérdidas por fruto adherido y también por impregnación de aceite en las tusas. Esto
sucede porque el sistema impide que se hagan aglomeraciones de fruta esterilizada tanto en la
tolva inferior del tambor de volteo como en la tolva de la esterilla o dosificadora.
En los sistemas que cuentan aún con puente grúa también es muy fácil de enclavar
eléctricamente el volteo a las demás máquinas que conforman el sistema de desfrutación. Es de
destacar que este equipo tiende a desaparecer por sus altos costos y su desperdicio energético.
El costo de implementar un sistema automático en desfrutación es de cerca de US$4.000,
30
ya que se basa en la lógica de cableado, y los beneficios de hacerlo pasan por la disminución de
la pérdida de aceite por fruto adherido hasta del 0,025%/rff y de la pérdida de aceite por
impregnación en tusas de 0,092% de aceite/rff. (En las plantas donde se utilizan el destrozador o
fracturador de racimos estas pérdidas tienden a ser de cero).
También se presenta una disminución en el costo de la mano de obra, ya que no se depende
de un operador para dosificar la fruta, sino que el sistema automático instalado en los controles de
nivel de los digestores se encarga de ello, según la necesidad (Rincon, 2010).
Figura 5. Sistema automático de desfrutación
Fuente: Rincón, 2010.
Puente grúa. Las plantas de beneficio que utilizan el puente grúa asimismo están
automatizando este equipo, con el único objetivo de aumentar la capacidad (Figura 6). Ello
funciona basado en una lógica de cableado, mediante la que el sistema hace dos movimientos
vectoriales como ascenso y traslado. El mismo se mejora cuando se instalan cuatro cilindros
31
neumáticos para simplificar el enganche del vagón.
Los costos de esta implementación están cercanos a los US$3.500, y el beneficio en la
producción se refleja en la disminución del 50% del costo de la mano de obra y el aumento del
30% de la capacidad (Rincon, 2010).
Figura 6. Puente grúa
Fuente: Rincón, 2010.
Prensado. En prensado se están implementando dos tipos de automatismos, uno basado en
un traductor de presión (el cual regula la presión entre 800 y 1.100 psi, pero no tiene nada que ver
con la corriente nominal o el análisis de potencia en el motor o de la potencia exigida), y otro es
mixto, que funciona a base de la corriente nominal del motor, es decir, a la potencia de éste, y así
el sistema recibe la información que le comanda aplicar o no presión (Figura 7). En su forma
manual opera dejando a decisión del operario la aplicación de agua desde un pulsador eléctrico,
comandando una válvula ON/OFF que permite la admisión de agua a la canasta abriendo la
32
compuerta también construida con un cilindro de doble efecto neumático y servopirotando desde
una válvula la presión requerida para llegar al amperaje ideal.
Cuenta con algunas alarmas, como la de prensado normal o en su defecto prensado
deficiente o sobrecarga. Cuando se opera de forma automática, el sistema crea un umbral de
corriente con la corriente nominal del motor; si el mismo se rompe por el margen superior, quiere
decir que el equipo se está sobre cargando en presión, entonces el sistema se la quita al sistema
hidráulico. Si ocurre lo contrario, es decir, que el umbral de corriente se rompa por el margen
inferior, quiere decir que se está haciendo un prensado deficiente, de manera que el sistema aplica
más presión desde el sistema hidráulico.
El costo de esta implementación es de alrededor de US$7.000 y los beneficios en la
producción están en un ahorro de pérdidas de aceite en fibras de 0,065% de aceite/rrf. Otra
ventaja es que prolonga la vida útil del equipo porque la transmisión no se va a ver expuesta a
sobrepresiones (Rincón, 2010).
Figura 7. Prensado automático
Fuente: Rincón, 2010.
33
Clarificación. En clarificación se aplican diversos tipos de automatismos; el más común es
el monitoreo de cada una de las variables en los tanques clarificadores, decantadores, tanque de
lodos, en los cuales se registra no solo la temperatura sino la señal de nivel en los tanques o las
cápsulas de secadores al vacío (Figura 8). Se hace un seguimiento o una supervisión de la presión
negativa en ellos.
Otra aplicación que se realiza comúnmente es el automatismo de los filtros cepillos. Por
medio de un sistema electroneumático con válvulas ON/OFF se pueden programar
temporizadores, es decir, desde un control lógico una serie de eventos que abren y hacen la purga
electroneumática en ellos.
En la Zona Oriental palmera de Colombia hay un sistema automático de toma de muestra
en las centrífugas deslodadoras, las cuales, basándose también en una válvula electroneumática
de cierre rápido ON/OFF, toman la salida de estos equipos en los lodos y llevan la muestra hasta
un recipiente para que posteriormente sea recogida por el laboratorista. De esta manera se pueden
hacer análisis que arrojarán resultados veraces del comportamiento del equipo. En la Zona Norte
se está aplicando un sistema automático de dilución, el cual, basado en el porcentaje de aceite que
tiene el licor de prensa, modula o regula el caudal que ha de admitir esta mezcla. Adjunto tiene
un sensor de ultrasonido que supervisa que la operación se esté haciendo de la mejor manera. El
sistema mejora las separaciones en los preclarificadores, ya que se garantiza la mezcla
homogénea y la mayor eficiencia en los preclarificadores.
El costo total de aplicar los automatismos descritos en clarificación está alrededor de
US$22.500. Los beneficios en la producción se reflejan en el poder monitorear las variables, lo
34
que facilita el diagnóstico y la toma de decisiones para resolver problemas en este subproceso. La
dilución automática garantiza una mezcla perfecta y homogénea, y con ello el aumento de la
eficiencia en los preclarificadores (Rincon, 2010).
Figura 8. Automatismo en clarificación
Fuente: Rincón, 2010.
Almacenamiento de aceite. Otro sistema que se está automatizando es el almacenamiento
de aceite desarrollado en la Zona
Oriental (Figura 9). Consta de un controlador lógico programable o plc, el cual, basado en
un programa o lenguaje hombre/máquina y en un traductor de presión hidrostática, toma una
señal de corriente y la convierte en una señal másica. Esto es, arroja a la salida una cantidad de
aceite en términos másicos que informan su cantidad y calidad en cada uno de los tanques.
El laboratorio de control de calidad toma muestras de este aceite y digita la información en
el programa a través del plc. El sistema tiene un leve margen de error porque está basado en un
35
sensor de presión hidrostática, el cual se ve algo afectado por la densidad y ésta, a su vez, por la
temperatura y el volumen.
El costo de la aplicación está alrededor de US$20.000, y el beneficio en la producción está
dado por el hecho de que se puede monitorear el volumen en tiempo real y desde el sistema
verificar la calidad del aceite contenido en los tanques (Rincon, 2010).
Figura 9. Almacenamiento de aceite. Sistema de supervisión
Fuente: Rincón, 2010.
Sistema automático de desfibración. El sistema automático de desfibración se ha
desarrollado en la Zona Central; consiste en la separación neumática de fibra y nuez, y se basa en
la regulación de caudal, dependiendo de la carga incidente en el sistema, manteniendo una
velocidad constante (Figura 10).
Se realiza a través de tres cilindros neumáticos: el primero permite regular el caudal cuando
se enciende una prensa, en este caso concreto, una máquina que tiene capacidad de 10 toneladas
por hora, pues el sistema neumático que regula el caudal permitirá uno de 10.000 metros cúbicos
por hora; de la misma manera, cuando se incremente la carga el sistema responderá aumentando
el caudal, pero en este caso aumentará el área del corte de la sección de la columna para mantener
36
la velocidad constante, debido a que el caudal es igual al área x la velocidad.
Este sistema automático se puede implementar con US$14.000, y los beneficios en la
producción están reflejados en la disminución del consumo de energía porque los motores que
están trabajando en los ventiladores, que por lo general son de entre 40 y 50 caballos, siempre
arrancaran en vacío.
Otra ventaja importante es que disminuye la pérdida de almendra en fibras desde 2,8 a 1,5
en este caso; pero cabe aclarar que esta reducción solo se ve cuando el equipo está trabajando a
menos de 30 toneladas por hora.
En palmisteria se está aplicando, todavía de manera incipiente en las zonas Central, Norte y
Oriental un sistema que afora automáticamente la almendra que va desde palmisteria a las
plantas. Consta de unas celdas de carga y unos sistemas electroneumáticos que aplican a baches y
miden básicamente cada una de estas aplicaciones; en las tolvas de los expeller se instalan unos
sensores que dan la señal de aplicar más almendra o de no hacerlo si las mismas están llenas.
El aforo automático se puede implementar con unos US$9.000, y los beneficios en la
producción están en que se puede hacer una dosificación regulada de almendra, y la facilidad y
veracidad de los cálculos de extracción de aceite de palmiste (Rincón, 2010).
Generación de vapor. En generación de vapor, con la implementación de los SCADA se
está regulando la combustión, y manipulando el aire aplicado a través de unos variados de
velocidad en los motores de los tiros inducidos, al igual que la dosificación de fibra mediante
unos sistemas neumáticos o compuertas neumáticas en la parte superior de los hogares de las
calderas. El sistema no solo regula la combustión sino que también supervisa la presión en las
37
calderas, el caudal de demanda y el caudal generado.
También están automatizadas las calderas de purgas temporizadas con plc, o de
temporizadores, lo que aumenta la vida útil de estos equipos porque se disminuye la posibilidad
de pitting y de incrustaciones.
La parrilla viajera es un equipo que de igual forma permite la operación continua de las
calderas. Está provista de un variador de velocidad el cual, dependiendo del caudal necesario,
varía su velocidad lineal.
El costo de la purga automática es de unos US$4.000; instalar una parrilla viajera cuesta
alrededor de US$20.000 y la regulación de combustión se logra con más o menos US$24.000
(Rincon, 2010).
Figura 10. Sistema automático de desfibración
Fuente: Rincón, 2010.
38
Figura 11. Palmisteria y planta de palmiste
Estación de control centralizada. Hoy día no se concibe el diseño de una planta extractora
sin que tenga estación de control centralizada (Figura 12). Este sistema posibilita hacer un
seguimiento veraz de cada una de las variables de los subprocesos, facilitando la toma de
decisiones para solucionar problemas, lo que sin duda beneficia la producción. Su costo es de
aproximadamente US$40.000.
La Figura 14 muestra el nivel de automatismo en las plantas del país, que se ubica
alrededor del 60% en esterilización y 38% en desfrutación, con el objetivo claro de disminuir las
pérdidas en estos subprocesos (Rincon, 2010).
39
Figura 12. Estación de control centralizada
Fuente: Rincón, 2010.
Figura 13. Automatismos en las plantas de beneficio colombianas
Fuente: Rincón, 2010.
2.2.3 Automatización del proceso de Esterilización en plantas extractoras de aceite de
palma. La esterilización del fruto de palma aceitera, consiste en someter a un tratamiento térmico
a base de vapor saturado (“cocinar”), tanto los racimos como la fruta suelta, hasta una presión
máxima de 45 p.s.i. (3 bares), en un recipiente cilíndrico horizontal, con una o dos puertas de
cierre hermético (autoclaves) y buscando que las pérdidas de aceite en tusas (raquis), en
condensados y frutos adheridos a los raquis sean lo más bajas posible. (Delgado Rodriguez)
40
Objetivos. Esta primera etapa del proceso de extracción de aceite de palma, tiene por
objeto:
1 – Inactivar las enzimas que causan el desdoblamiento del aceite y en consecuencia el
incremento del porcentaje de ácidos grasos libres (acidez) en el mismo. Dichas enzimas
lipoliticas llamadas también lipasa se inactivan a temperaturas relativamente bajas, del orden de
los 55 °C. Esto significaría que el tratamiento de los racimos para “esterilizarlos” podría
efectuarse simplemente mediante el uso de agua caliente, pero la necesidad de mayores
temperaturas para cumplir con otros objetivos, hacen que se requiera el uso de vapor saturado de
agua. La inactivación de la lipasa originó el nombre de la esterilización.
2 – Ablandar el pedúnculo de unión de los frutos con su soporte natural o raquis. Este
ablandamiento se había iniciado previamente durante el proceso de maduración y en la
esterilización lo que se hace es simular y acelerar dicho proceso y para lo cual son favorables una
mayor temperatura y un mayor tiempo de contacto de los racimos con el vapor. Al conseguir este
objetivo, se disminuyen las pérdidas que ocurren por mala desfrutación y por lo tanto no
deberían exceder del 0.1 % del aceite total producido (0.1% Ex.. o 4% de racimos mal
desfrutados) en la planta extractora.
3 – Debilitar los tejidos de la pulpa, de manera a disminuir su resistencia a la maceración
durante el proceso de digestión. No están bien definidas las condiciones de tiempo y temperatura
que se requieren para obtener este efecto, pero se conoce de todas formas que para ambos casos
son altos.
4 – Calentar y deshidratar parcialmente las almendras contenidas dentro de las nueces,
reduciendo su tamaño y facilitando su recuperación durante la etapa de la palmistería. Esto ocurre
41
al final de cada pico de esterilización, cuando ocurre una expansión (descompresión) por escape
del vapor hacia la atmósfera, ocasionando el desecamiento parcial no solamente de las partes
externas del racimo, sino también de las internas como es el caso de las almendras.
5 – Coagular las proteínas e hidrolizar la materia mucilaginosa, contenidas en la pulpa del
fruto, en las pequeñas celdas que guardan el aceite y que posteriormente actuarían como
“emulsificantes” del aceite en el agua, causando molestias en el proceso de la clarificación y
pérdidas adicionales en las aguas de desecho. (Delgado Rodriguez)
Capacidad de esterilización. Para garantizar un proceso continuo, en la planta extractora,
se requiere que la esterilización tenga un flujo constante de fruto cocinado. Esto está relacionado
con la capacidad de proceso, el número de autoclaves, la capacidad de cada vagoneta o canasta de
esterilización, la cantidad de vagonetas por autoclave y el tiempo total de esterilización.
Ce = ( A ) x ( V) x (Cv) x 60 (Tons. / Hora).
(1000 x Te)
Donde:
Ce = Capacidad de esterilización de la planta extractora, en Ton/Hora
A = Numero de autoclaves de la planta extractora.
V = Numero de vagonetas o canastas por autoclave.
Cv = Capacidad de cada vagoneta o canasta, en Kilogramos.
Te = Tiempo total de esterilización en minutos (incluye manipuleo).
42
Tiempo de manipuleo = 10 minutos.
Con la capacidad de proceso y la capacidad de esterilización, se determina el factor de
esterilización. Se considera que un factor de esterilización de 1.30, garantiza la continuidad en el
proceso. (Ver Tabla No. 1) (Delgado Rodriguez)
Fe = (Ce / Cp)
Donde:
Fe = Factor de esterilización.
Ce = Capacidad de esterilización en Tons / Hora.
Cp = Capacidad de proceso en Tons / Hora.
Factores que afectan la esterilización. En cada planta extractora se ha establecido un
procedimiento, para realizar la esterilización, y que pude estar condicionado por los siguientes
factores:
La generación del vapor, que garantiza una correcta ejecución de la esterilización. Si la
cantidad de vapor generado por hora es suficiente, podemos realizar un proceso completo de tres
picos, de lo contrario se tiene que ajustar de acuerdo a las posibilidades.
El tipo constructivo de las autoclaves, incluyendo diámetros de las tuberías de entrada de
vapor, desfogues, drenajes y by-pass de entrada y drenajes. De acuerdo a cada instalación en
particular, variarán las maniobras a realizar. (Ver Tabla No. 1), (ver Figura No. 14)
Variedad y edad de las palmas de las cuales se cosecha el fruto. La mayoría de las plantas
43
extractoras están subutilizadas, económicamente, se busca procesar mayores volúmenes de fruta,
con la misma capacidad de planta, buscando el mayor aprovechamiento de la misma. Lo anterior
implica que se procese una mezcla de variedades de fruta, proveniente de palmas de diversas
edades (fruta propia y de proveedores externos), haciendo más complejo el proceso de la
esterilización.
El grado de madurez del fruto a procesar (ciclos de cosecha). Esto hace necesario el
reajuste del procedimiento de esterilización, evaluando la tendencia de la mayoría del fruto que
entra al proceso. Ciclos de cosecha largos implican un grado de sobremadurez del fruto y por el
contrario los ciclos cortos, llevan a un fruto con tendencia a verde.
La confiabilidad de las maniobras de esterilización, es decir la correcta ejecución de los
picos. La voluntad humana es caprichosa y ejecuta hasta cierto punto las cosas bien; la
automatización garantiza que todo el tiempo se hagan las maniobras correctamente. (Delgado
Rodriguez)
Equipos para la esterilización. Autoclaves cilíndrico horizontales con enrielado,
aislamiento, bandejas repartidoras de vapor y puerta (s) de cierre hermético.
Válvula de entrada de vapor (A) de diámetro apropiado, de acuerdo al tamaño de la
autoclave, lo cual implica tubería de alimentación de vapor del mismo diámetro.
Válvula de by – pass (A´) a la válvula de entrada de vapor, equivalente aproximadamente al
35 % del diámetro de la válvula principal. Esta es para mantener la presión constante
(manteniendo la principal cerrada).
Válvula de desfogue o evacuación de vapor en las expansiones (B), de diámetro
44
aproximado a 150 % del diámetro de la válvula principal (A), igualmente la tubería asociada.
Válvula de salida de condensados (C), equivalente aproximadamente al 70 % del diámetro
de la válvula de entrada de vapor (A), igualmente la tubería asociada. Utilizada en la desaireación
y las expansiones de la esterilización.
Válvula de by – pass (D) a la válvula de salida de condensados (C), generalmente de 1” de
diámetro, para mantenerla completamente abierta durante los picos y la presión constante,
garantizando una esterilización en seco por la evacuación continua de los condensados.
Desaireadores automáticos o manuales, instalados en forma alternada en los costados de las
autoclaves. Estos ayudan en la desaireación y permiten visualizar la eliminación total del aire.
Rompedores de vacío, consistentes en cheques instalados en la parte superior, con la flecha
hacia la autoclave, evitan que la autoclave sufra por el vacío generado en las expansiones.
(Delgado Rodriguez)
45
Tabla 1.
Capacidad de esterilización (Zona oriental Colombia)
Nota: Delgado Rodríguez
Figura 14. Conexiones típicas para un esterilizador
Fuente: Delgado Rodríguez
46
Manómetros instalados en sitios equidistantes a las válvulas de entrada y desfogue de la
autoclave, para facilitar al operario las maniobras necesarias en este proceso.
·Termómetro en la tubería de drenaje de condensados, para vigilar la evacuación continua
de condensados, reflejada en altos valores de temperatura.
·Actualmente y después de numerosos ensayos, en las plantas extractoras de la zona
oriental, se recomienda realizar la "expansión" o evacuación del vapor por la parte inferior de la
autoclave, durante los picos y también en la evacuación final del vapor. Con los ensayos
realizados se comprobó que las pérdidas de aceite por impregnación en los raquis son menores
que usando la práctica tradicional y adicionalmente se evita el "chorreadero" de las vagonetas o
canastas de esterilización cuando se sacan de la autoclave. (Delgado Rodriguez)
Descripción de picos de esterilización:
Desaireado: Busca eliminar el aire contenido en el autoclave, para evitar la formación de
bolsas de aire que impiden la esterilización completa de los racimos.
La presencia de aire, disminuye el coeficiente de transferencia de calor, esto quiere decir
que podemos tener una presión de 40 P.S.I. con una temperatura que no supere los 90°C.
Se recomienda hacerlo por 5 minutos, con inyección lenta de vapor.
Picos: Se recomiendan tres (3) picos de presión, que oscilen entre 20 y 45 P.S.I. (operar a
mayores presiones afectan la calidad del aceite en cuanto a su blanqueabilidad o fijación del
color), con expansiones hasta 2 ó 5 P.S.I., para garantizar completa desaireación y eliminación de
condensados. (Delgado Rodriguez)
47
Figura 15. Picos de Esterilización
Fuente: Delgado Rodríguez
Los picos son importantes para ayudar a ablandar los frutos del raquis y acondicionar las
nueces para su posterior rotura. En la Tabla No. 3 se muestra la forma de ejecución de los picos
de esterilización en las plantas extractoras de la Zona Oriental.
Tiempo de cocción: Tiempo de presión constante, el cual se determina dependiendo de la
calidad de la fruta y puede estar oscilando entre 30 a 45 minutos. Este es el verdadero cocimiento
de la fruta. Un tiempo de cocción o presión constante, demasiado largo incrementa las pérdidas
de aceite en condensados de esterilización y en impregnación en los raquis.
Purga continua: Necesaria para obtener un rendimiento máximo del vapor y evitar que
entren en equilibrio vapor y condensados, disminuyendo la transferencia de calor al fruto, además
el aceite puede lavarse con estos condensados incrementando las pérdidas por este concepto. En
la Tabla No. 2, se relacionan las diferentes formas, de operar las válvulas, durante la
esterilización.
48
Requerimientos de vapor: El consumo de vapor en la esterilización corresponde entre el
40 al 50 %, del vapor requerido en la planta extractora. Este debe ser saturado y no seco, porque
el desprendimiento de los frutos se realiza a causa de la hidrólisis en los puntos de unión de los
frutos al raquis. Para el proceso, general, se necesitan 370 Kg de vapor/Ton de fruta procesada,
en instalaciones grandes, o 450 Kg de vapor/Ton de fruta procesada en instalaciones pequeñas.
(Delgado Rodriguez)
Tabla 2
Operación de las válvulas en la esterilización
Nota: Delgado Rodríguez
49
Tabla 3
Picos de esterilización
Nota: Delgado Rodríguez
2.3 Marco Conceptual
Accionamientos mecánicos: Accionamiento causado por el movimiento físico de
componentes cuando un operador aplica fuerza usando palancas, pedales y otros dispositivos.
Ejemplo: Finales de carrera (Buenas Tareas, 2012).
Autoclave: es un recipiente de presión metálico de paredes gruesas con un cierre hermético
que permite trabajar a alta presión para realizar una reacción industrial, una cocción o
una esterilización con vapor de agua. Su construcción debe ser tal que resista la presión y
temperatura desarrollada en su interior. La presión elevada permite que el agua alcance
temperaturas superiores a los 100 °C. La acción conjunta de la temperatura y el vapor produce la
coagulación de las proteínas de los microorganismos, entre ellas las esenciales para la vida y la
reproducción de éstos, hecho que lleva a su destrucción.
50
En el ámbito industrial, equipos que funcionan por el mismo principio tienen otros usos,
aunque varios se relacionan con la destrucción de los microorganismos con fines de conservación
de alimentos, medicamentos, y otros productos. https://es.wikipedia.org/wiki/Autoclave
Comunicaciones Industriales: Es la transferencia física de datos (un flujo digital de bits)
por un canal de comunicación punto a punto o punto a multipunto. Ejemplos de estos canales
son cables de par trenzado, fibra óptica, los canales de comunicación inalámbrica y medios de
almacenamiento. Los datos se representan como una señal electromagnética, una señal de tensión
eléctrica, ondas radioeléctricas, microondas o infrarrojos.
Control automático: Entendemos por control automático el mantenimiento de un valor
deseado dentro de un intervalo, su funcionamiento se basa en medir el valor deseado y
compararlo con el intervalo de valores aceptables utilizando la diferencia para proceder a
reducirla. Por esto el control automático exige un lazo cerrado de acción y reacción que funcione
sin intervención humana. Un ejemplo de control automático es un termostato de calefacción
(Guinea-Edeso.Blogspot.Com, 2012).
Esterilización: Se denomina esterilización al proceso por el cual se obtiene un producto
libre de microorganismos viables. El proceso de esterilización debe ser diseñado, validado y
llevado a cabo para asegurar que es capaz de eliminar la carga microbiana del producto o un
microorganismo más resistente.
https://es.wikipedia.org/wiki/Esterilizaci%C3%B3n_(microbiolog%C3%ADa)
Electroválvulas: Una electroválvula es una válvula electromecánica, diseñada para
controlar el paso de un fluido por un conducto o tubería. La válvula se mueve mediante una
bobina solenoide. Generalmente no tiene más que dos posiciones: abierto y cerrado, o todo y
51
nada. Las electroválvulas se usan en multitud de aplicaciones para controlar el flujo de todo tipo
de fluidos.
No se debe confundir la electroválvula con válvulas motorizadas, en las que un motor
acciona el mecanismo de la válvula, y permiten otras posiciones intermedias entre todo y nada.
https://es.wikipedia.org/wiki/Electrov%C3%A1lvula
Instrumentación Industrial: Es el grupo de elementos que sirven para medir, convertir,
transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos
utilizados en éste. Es el conocimiento de la correcta aplicación de los equipos encaminados para
apoyar al usuario en la medición, regulación, observación, transformación, ofrecer seguridad,
etc., de una variable dada en un proceso productivo.
Un sistema de instrumentación es una estructura compleja que agrupa un conjunto de
instrumentos, un dispositivo o sistema en el que se mide, unas conexiones entre estos elementos y
por último, y no menos importante, unos programas que se encargan de automatizar el proceso y
de garantizar la repetibilidad de las medidas.
https://es.wikipedia.org/wiki/Instrumentaci%C3%B3n_industrial
PLC: Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en
inglés PLC (Programmable Logic Controller) o por autómata programable, es
una computadora utilizada en la ingeniería automática o automatización industrial, para
automatizar procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica
en líneas de montaje o atracciones mecánicas.
Los PLC son utilizados en muchas industrias y máquinas. A diferencia de las computadoras
52
de propósito general, el PLC está diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, rangos
de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto.
Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen almacenar en baterías,
copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo
real «duro», donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones
de entrada dentro de un tiempo limitado, de lo contrario no producirá el resultado deseado.
https://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programable
SCADA: Por sus siglas en inglés Supervisory Control And Data Adquisition, son sistemas
de supervisión, control y adquisición de datos que permiten monitorear y/o manipular en tiempo
real un proceso generalmente industrial. Autores.
Unidad Hidráulica ó de Poder: La alimentación de Fluido Hidráulico a un circuito se
realiza desde una central denominada unidad de poder. Lo más importante de dicha unidad es la
bomba. Sin embargo hay que decir que para poder funcionar tiene un depósito de aceite
hidráulico con una cantidad de aceite suficiente como para que en promedio del tiempo solo esta
una fracción del tiempo de funcionamiento dentro de la máquina, de manera que así mientras está
en el tanque puede disipar el calor que adquirió al funcionar a través de mecanismos que
producen intencionalmente perdidas de energía, con el objeto en general de regular la velocidad
(Laboratorios, s.f).
Vagoneta: Unidad de transporte del fruto de palma de aceite. Autores
2.4 Marco Legal
NORMA ISO-9001: (Sistema para el aseguramiento de la calidad, diseño, desarrollo,
producción, instalación y servicio). Con los cuales se pretende establecer el procedimiento
53
estricto para planear y diseñar la etapa de esterilización, y sus respectivas revisiones periódicas.
NORMAS ISA 5.1 (International Society of Automation): Normas de representación de los
instrumentos- SIMBOLOGÍA.
NORMA ISA S88 (International Society of Automation): Proceso Batch
NORMA IEC (International Electrotechnical Commission) 61131-3: Estandarización en la
programación de control industrial.
NTC 2050 – Código Eléctrico Colombiano.
RETIE 2013 – Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas
54
Capítulo 3. Diseño Metodológico
3.1 Tipo de Investigación
Este proyecto es de tipo “investigación aplicada” porque busca la generación de
conocimiento con aplicación directa a los problemas de la sociedad o el sector productivo. Esta se
basa fundamentalmente en los hallazgos tecnológicos de la investiga ción básica, ocupándose del
proceso de enlace entre la teoría y el producto.
3.2 Fases para el Desarrollo del proyecto
Este proyecto fue ejecutado en tres fases, de forma que cada en cada fase se desarrolló uno
de los objetivos de la siguiente manera:
3.2.1 Fase 1: Evolución de la automatización de procesos industriales.
Basados en artículos, investigaciones y demás recolectadas de internet en su mayoría, se
puede ver cómo la necesidad de la tecnología viene desde miles de años antes de Cristo. En la
antigüedad, los sumos sacerdotes, le daban movimiento a las estatuas y hacían que éstas
expulsaran fuego por ojos y boca, con la finalidad de generar temor por parte de los humanos y
así la veneración y el boto a su religión, nunca se perdiera y los sumos sacerdotes lograran tener
el poder de todo sin duda alguna.
Los avances tecnológicos, vienen ligados a la necesidad que tenemos los humanos de
realizar nuestro trabajo diario cada vez más rápido, mejor, automático y sin riesgo alguno. En la
Edad Media y renacimiento, se empiezan a ver los primeros dispositivos automáticos, entre ellos
destacan el más importante, el reloj. Tiempo después para la revolución industrial del siglo XVIII
y comienzos del XIX, la automatización tiene sus primeros grandes pasos, ya que históricamente
55
se vuelve fundamental pues nacen diferentes mecanismos de control y automatización para la
industria textil y el motor a vapor.
Para finales del siglo XIX y principios del XX, se destaca la invención del motor de
combustión, y la ideología de Henry Ford para la automatización de los procesos repetitivos de la
industria, sugiriendo controlar variables como presión, temperatura, flujo, etc. Luego para la
tercera revolución industrial, la cual comienza al finalizar la segunda guerra mundial, conocida
como la “Revolución de la inteligencia” conocida por el cambio de la lógica cableada, el uso de
contactores y relevos, por el PLC y la inteligencia artificial.
El impulso de la automatización, es igual a la globalización y crecimiento socio-económico
de una nación, se cita como ejemplo China y el continente Asiático, quienes son países que se
dedicaron a la construcción de sistemas automáticos, robots, etc, con la finalidad de fabricar de
manera masiva, disminuyendo los costos de operación y mano de obra como lo predijo Henry
Ford.
En Colombia, el panorama de la automatización, no es una necesidad sino un lujo en el que
pocas empresas lo pueden tener debido a la poca inversión y apoyo que el gobierno ha otorgado a
la zona industrial. Hoy en día la automatización la tienen grandes industrias como las bebidas,
cementeras, petroleras, las centrales de generación eléctrica y recientemente las plantas de
procesamiento de aceite de palma Africana en su afán e ideología de aumentar la producción
disminuyendo los costes de operación para crecer como industria y posesionarse en el primer
lugar a nivel nacional.
56
Supervisión y Control en Plantas de procesos Industriales. En el proceso de evolución
de la automatización, término que envuelve la instrumentación y control, pero no la supervisión
de los procesos, debe destacarse que estos dos términos están ligados a los avances tecnológicos
pero no se pueden mezclar como uno solo. La supervisión nace de la necesidad de monitorizar de
manera experta los procesos en la industria, creando métodos y herramientas para que por medio
de una computadora, se pueda llevar el seguimiento del mismo después de una automatización,
en la medida de la magnitud, llevar a cabo tareas de análisis de datos, tendencias, detección de
fallos, diagnostico de fallas, y toma de decisiones o proponer opciones para resolver problemas,
entre otras.
La supervisión al igual que la automatización ha venido evolucionando, las primeras
presentaciones fueron tableros llamadas “estaciones de control centralizada” ver Figura 12,
ubicadas en sala de mando remoto en donde se indicaba por medio de pictóricos de la planta, una
bombilla o señal luminosa que enciende cuando un equipo se coloca en servicio y apaga cuando
este sale de funcionamiento, y los registros de eventos eran limitados a equipos que fuesen muy
necesario monitorear, utilizaban registradores manuales con papel y tinta (galvanómetro de
deflexión) como el que se aprecia en la siguiente imagen:
57
Figura 16. Registrador manual Galvanómetro
Fuente: Scielo- México
Con el paso del tiempo las exigencias del mercado en cuanto a calidad y reducción en
costos, ha llevado a la sistematización de las industrias, con ello se hacía más accesible el
seguimiento surgiendo de esta manera los sistemas SCADA (Supervisory Control and Data
Acquisition) o software capaz de monitorear y controlar los procesos industriales mediante una
interfaz gráfica en un computador con la gran ventaja de guardar los datos estadísticos y
tendencias de los procesos y permitir con ello una interacción entre humano – máquina de una
manera más cómoda.
Los sistemas SCADA, han dejado atrás las grandes salas de control llenas de tableros por
computadores o estaciones de trabajo computarizadas, los indicadores luminosos, por interfaces
gráficas animadas en monitores del tamaño que considere la cantidad de procesos a monitorear en
tiempo real. Con este avance, se ha cambiado la presentación y la forma de almacenar
información, pero el uso que se le da sigue siendo el mismo. El operador principal de sala de
mandos o de control como se le conoce en varias industrias, es quien toma las decisiones de
58
acuerdo a la información que está recibiendo a medida del avance del proceso. Como ejemplo, se
puede observar en la siguiente imagen:
Figura 17. Interface real de un SCADA
Fuente: VISLAM S.A.
En la actualidad, el control y supervisión de las plantas en instrumentación y control
manejan la misma filosofía, cambia es lo robusto de la sensorica de acuerdo al proceso y al
presupuesto del proyecto una vez fue planificado para su ejecución. Los sistemas SCADA, en
esencia tienen la misma finalidad, pero se diferencian de acuerdo al fabricante del software de las
tarjetas de adquisición de datos y/o PLC´s, por ejemplo, Labwiew de National Instruments,
OVATION, de Emerson, WinCC de Siemens, entre otros.
Proceso de esterilización del fruto de Palma Africana, en plantas extractoras de aceite.
Dentro del proceso industrial que maneja la extracción del aceite segregado del fruto de la palma
Africana, se destaca como uno de los más importantes, el “proceso de esterilización”, el cual
consiste en ingresar el fruto por medio de vagonetas a un horno autoclave y mediante un
procedimiento estándar en la cual cíclicamente se mezclan presiones y tiempos, se logra una
correcta cocción del fruto generando así el aceite como resultado final.
59
Para una mayor comprensión del ciclo, ver Figura 14. Picos de esterilización. La
dinámica consiste en inyección de vapor saturado no seco en un tiempo estimado hasta llegar a
una presión pico por medio de válvulas las cuales están conectadas desde la caldera, y luego
desairar o desprender vapor por medio de otra válvula para bajar presión de pico a un tiempo
determinado, y en sí así se resume el proceso. Antes de iniciar el proceso, se debe desairar
correctamente para garantizar solo vapor dentro del horno y durante el proceso se debe realizar
purga de condensados constantemente.
Un Horno autoclave, está compuesto básicamente por válvulas de entrada de vapor junto
con su Bypass con la finalidad de mantener presión constante con la válvula principal cerrada,
válvula de desfogue o de la evacuación del vapor, válvula de condensados con su Bypass para
mantener abierta en el proceso para la salida de condensados, la válvula Desaireación y válvulas
de seguridad para el caso de sobrepresiones no deseadas, proteger el horno de explosiones. Para
el ingreso y salida del fruto al horno, éste cuenta con dos compuertas y dos puentes, las cuales
normalmente son manuales.
El proceso, en plantas pequeñas es manual, y en plantas grandes que actualmente se
planean construir o algunas en proceso de construcción, pero en sí, la filosofía y el uso de un
horno autoclave es el mismo, se pretende automatizar con la finalidad de incrementar producción,
disminuir costos operacionales y lograr la calidad que no se alcanza en un proceso manual debido
a la ausencia del sincronismo en los picos del proceso.
Evolución del proceso de esterilización en plantas extractoras de aceite de palma. Al
igual que las principales industrias, la actual demanda en producción y por ende la necesidad de
automatizar, se ha apoderado de la industria palmera, es por esto que automatizar, ha pasado de
60
ser un lujo a una necesidad, con el fin de ser la más competitiva a nivel nacional entre las
principales productoras de aceite de palma y obtener certificados de calidad que la acrediten a
nivel nacional e internacional.
El proceso de esterilización, mantiene una filosofía desde sus inicios, la cual consiste en los
picos de presión anteriormente descritos; éste proceso vienen siendo realizado de manera manual
mediante un operador que apertura y cierra válvulas, otro que lleva tiempos, y uno más para la
supervisión visual del proceso en el caso de una industria pequeña con aproximadamente un
horno autoclave con capacidad de 10 Toneladas/hora. Para incrementar la capacidad, se debe
incrementar la cantidad de operadores y tamaños de autoclaves, por ellos, se hace indispensable
la automatización del proceso, hoy en día se pueden encontrar plantas como “Palnorte” con 2
hornos autoclave de capacidad de 15 Toneladas/hora para un total de 30 Toneladas/hora, las
cuales automatizadas pueden trabajar al tiempo sin ningún inconveniente.
La evolución del proceso nace, en el aprovechamiento al máximo de la capacidad del horno
autoclave, y la cantidad que se puedan implementar, para sincronizarlos y una vez automatizados,
por medio del SCADA puedan empezar a funcionar en línea y al tiempo, generando así la suma
de los hornos en producción total por hora. Como beneficio adicional, con la automatización del
proceso, se economiza la cantidad de vapor proveniente de la caldera y con ello el combustible
disminuye o es aprovechado ese vapor en otro horno autoclave.
3.2.2 Fase 2: Apertura, cierre de compuertas en hornos autoclave para el proceso de
esterilización del fruto de palma de aceite.
61
En nuestra experiencia particular en el diseño, montaje, comisionamiento y mantenimiento
de plantas extractoras de aceite de palma, se pueden reconocer, 4 tipos de accionamientos para la
apertura, cierre de compuertas y manipulación del puente en autoclaves instaladas de manera
horizontal.
Tabla 4
Relación de los tipos de accionamientos mecánicos
Accionamiento Detalle Ventaja Desventaja
Manual El operario tiene
contacto directo con
las compuertas y el
puente, para su
accionamiento.
+Relativamente
económico.
+Fácil implementación.
+Parcialmente libre de
mantenimiento.
+Se han evidenciado
diversidad de accidentes,
debido a la mala
manipulación de
compuertas.
+No es un sistema seguro.
Unidades
Hidráulicas
+Emplean válvulas
solenoides a partir
de aceite, que
mediante émbolos
realizan la apertura
o cierre de
compuertas y/o
subir y/o bajar
puente.
+Este aceite es
enviado a los
émbolos mediante
una bomba de
levante que posee la
unidad.
+Se puede controlar ya
sea por lógica cableada
y/o PLC.
+El operador no tiene
contacto directo con las
compuertas y/o puentes.
+Se puede emplear una
unidad para varias
autoclaves, se determina
la capacidad de la
bomba y la cantidad de
válvulas solenoides.
+Con una unidad
hidráulica regular se
puede generar un
correcto cierre hermético
de la autoclave.
+Se debe verificar el nivel
de aceite periódicamente.
+Se debe realizar
mantenimiento periódico.
Unidades
Neumáticas
Emplean válvulas
solenoides a partir
de aire comprimido,
que mediante
émbolos realizan la
apertura o cierre de
+Se puede controlar ya
sea por lógica cableada
y/o PLC.
+El operador no tiene
contacto directo con las
+Se debe tener un
compresor independiente,
debido a la distancia de
ubicación del compresor
principal de la planta, y
sus paradas.
62
compuertas y/o
subir y/o bajar
puente.
compuertas y/o puentes.
+Se puede emplear una
unidad para varias
autoclaves, se determina
la capacidad del
compresor y la cantidad
de válvulas solenoides.
+Se debe realizar
mantenimiento periódico.
+Se debe realizar
calibraciones de manera
continua para garantizar
niveles reales de presión y
ajuste de la compuerta.
+Se necesita un compresor
muy grande para lograr un
correcto cierre hermético
de la autoclave.
Accionamiento
eléctrico
motorizado
Un tablero eléctrico
independiente, con
un juego de, relés y
finales de carrera,
que permiten el
accionamiento
controlado de la
apertura, cierre de
una válvula ubicada
en la compuerta y/o
subir o bajar el
puente.
+Se puede controlar ya
sea por lógica cableada
y/o PLC.
+El operador tiene
contacto parcialmente
directo con las
compuertas y/o puentes.
+Por el tipo de
accionamiento es posible
que se realice solo apertura
de la compuerta y que el
operador realice el halado
de la tapa para lograr el
100%
+Se necesitaría un PLC o
una gran cantidad de
cables independientes para
conectar a un tablero. Nota Fuente: Autores del proyecto
Figura 18. Operario realizando acción de levantamiento de puente manualmente
Fuente: Página web SENIPALMA (http://www.cenipalma.org/capacitaciones-al-personal-tecnico-de-las-
plantas-de-beneficio)
63
Apertura y cierre de válvulas en hornos autoclave para el proceso de esterilización de
fruto de palma de aceite.
Este tipo de válvulas que regulan la presión y salida de condensados en el horno autoclave
en el proceso de esterilización, se pueden controlar de manera manual y/o automática.
Tabla 5.
Relación de los tipos de Válvulas
Accionamiento Detalle Ventaja Desventaja
Válvula Manual El operario tiene
contacto directo con
las válvulas para la
apertura y cierre
+Relativamente
económico.
+Fácil implementación.
+Parcialmente libre de
mantenimiento.
+Se han evidenciado
diversidad de accidentes
como caídas,
quemaduras.
+Puede generar retardo
en el proceso.
+No es un sistema
seguro.
Válvulas
Hidráulicas
+Emplean válvulas
solenoides a partir
de aceite, que
mediante émbolos
que permiten el
paso o no del fluido.
+Este aceite es
enviado al émbolo
mediante una
bomba de levante
que posee la unidad.
+Se puede controlar ya
sea por lógica cableada
y/o PLC.
+El operador no tiene
contacto directo con las
compuertas y/o puentes.
+Se puede emplear una
unidad para varias
válvulas de la autoclave,
se determina la
capacidad de la bomba
con la cantidad de
válvulas solenoides.
+Se debe verificar el
nivel de aceite
periódicamente.
+Se debe realizar
mantenimiento periódico.
+No son recomendadas
para trabajar con fluidos
a altas temperaturas por
transferencia de calor.
64
Unidades
Neumáticas
Emplean válvulas
solenoides a partir
de aire comprimido,
que mediante
émbolos que
restringen el paso
del fluido.
+Se puede controlar ya
sea por lógica cableada
y/o PLC.
+El operador no tiene
contacto directo con las
compuertas y/o puentes.
+Se puede emplear un
compresor para varias
válvulas de la autoclave,
se debe determinar la
capacidad del compresor
con la cantidad de
válvulas solenoides.
+Se debe tener un
compresor
independiente, debido a
la distancia de ubicación
del compresor principal
de la planta, y sus
paradas.
+Se debe realizar
mantenimiento periódico.
+Se debe realizar
calibraciones de manera
continua para garantizar
niveles reales de presión
y ajuste de la válvula.
+Se necesita un
compresor muy grande
para lograr un correcto
cierre hermético de las
válvulas de la autoclave.
Accionamiento
eléctrico
(Electroválvula)
Se realiza apertura y
cierre de la válvula
(on-off) mediante
un impulso eléctrico
enviado a un relay
desde el PLC o
controlador.
+Se puede controlar ya
sea por lógica cableada
y/o PLC.
+El operador no tiene
contacto parcialmente
directo con las válvulas
+Es de los más
utilizados en los
sistemas con fluidos a
alta temperatura, debido
a que el accionamiento
no depende de un fluido
externo como agua,
aceito o aire.
+Se debe hacer
mantenimiento periódico.
+Dependiendo de los
niveles de presión, se
dimensiona el actuador.
Nota Fuente: Autores del Proyecto
65
Figura 19. Operador abriendo / cerrando válvula
Fuente: http://www.atmosferis.com/wp-content/uploads/2012/01/valvula.jpg
Sistemas de supervisión y control empleados en el proceso de esterilización en plantas
extractoras de aceite de palma.
Los sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition), o Sistemas de
supervisión, control y adquisición de datos, son empleados en diversos procesos industriales
automatizados, con el fin de ver, controlar y manipular en tiempo real las variables que
intervienen en un determinado proceso.
En plantas extractoras de aceite, generalmente, se emplea un sistema SCADA por cada
subproceso, relacionado de la siguiente manera:
Recepción y llenado de vagonetas
Esterilización
Desfrutación y extracción
Clarificación
66
Palmisteria
Caldera
En cuanto al proceso de esterilización, el SCADA puede diferir, según los parámetros del
diseño y del tipo de autómata. Su visualización se puede obtener mediante pantallas HMI
instaladas en campo o Cuarto de Control Motores (CCM), o desde un ordenador instalado en
CCM mediante un protocolo de comunicaciones compatible con el Autómata.
Tabla 6
Relación de los sistemas de Supervisión y Control
Elemento de
Visualización
Detalle Ventajas Desventajas
Pantalla HMI Human Machine
Interface (Interfaz
hombre máquina),
es un dispositivo
que permite la
comunicación con
los datos del PLC,
creando una interfaz
que le permite al
usuario ver,
controlar y
+Se puede instalar en
campo, son de fácil
manipulación,
dependiendo del tipo y de
la marca y su robustez.
+Permiten realizar
cambios en la lógica del
proceso y calibrar
sensores y/o actuadores.
+Dependiendo de la marca
se conoce realmente su
robustez.
+No son aptas para uso
exterior con ambiente
agresivo (sol y lluvia).
67
manipular las
variables de un
proceso en tiempo
real.
+El táctil de las pantallas,
suelen dañarse muy
pronto.
Ordenador (PC) +Se debe instalar en
un ordenador un
software, que
depende del
fabricante del
autómata o el
sistema de
adquisición de los
datos DCS.
+Permite la
comunicación con
los datos del PLC,
creando una interfaz
que le permite al
usuario ver,
controlar y
Se puede controlar
remotamente,
dependiendo del tipo de
software, y sistema
operativo del ordenador.
+Permite realizar cambios
en la programación en
tiempo real.
+Permite controlar
muchos procesos a la ver
en una misma pantalla.
+No se puede instalar en
campo, debido a la
limitante de uno solo
proceso y al ambiente
agresivo.
68
manipular las
variables de un
proceso en tiempo
real.
Nota Fuente: Autores del proyecto.
Con la finalidad de conocer parte de la interfaz del SCADA de una planta extractora de
aceite de palma africana, se puede ver en la figura 20.
Figura 20. SCADA Recepción y Esterilización planta AGC SAS
Fuente: AGC SAS
69
3.2.3 Fase 3: Sistema de control y los mecanismos requeridos para la automatización
de autoclaves para el proceso de esterilización del fruto en plantas extractoras de aceite de
palma.
Para el presente proyecto, se tuvo en cuenta los parámetros del actual funcionamiento de la
planta extractora Aceites y Grasas del Catatumbo S.A.S (AGC SAS), donde se tiene
automatizada parte del proceso de esterilización, donde únicamente se manipulan las variables
que intervienen en el proceso para el control de apertura y cierre de válvulas, con el fin de
obtener el ciclo de esterilización. La apertura y cierre de compuertas, se realiza de forma manual,
por lo que el presente diseño difiere del actual, en que se le adicionara este control, para evitar
realizarlo manualmente.
Accionamiento mecánico del control de apertura, cierre de compuertas y puente para
ingreso de fruto a las autoclaves. De acuerdo con la tabla 4, se puede inferir que para este
control es factible técnicamente un accionamiento con unidades hidráulicas, ya que se puede
generar un correcto cierre hermético de la autoclave, debido a la alta temperatura y gran presión
que se puede ejercer en los émbolos, contrarrestando la presión interna.
Unidad Hidráulica. Las unidades Hidráulicas son estaciones productoras de caudal y
presión, están compuestas por una o varias unidades de Bombeo, los componentes de control
direccional, de presión y de regulación necesarios en cualquier aplicación, adicionalmente,
poseen el depósito de Aceite, sistemas de filtración, refrigeración de ser necesario y demás
accesorios. Estas unidades pueden ser construidas con bombas de engranajes, paletas, pistones
axiales, etc.
70
Estas unidades generan en sí energía en función del caudal y de la presión del aceite, que es
transmitida a través de tuberías, que para nuestro caso accionarán tres cilindros actuadores
(émbolos), que mediante un control en el PLC se podrá operar desde el tablero en campo y/ó
desde el ordenador en el CCM.
Figura 21. Unidades Hidráulicas
Fuente: Página web COHA (http://www.coha.com.co/unidades_hidraulicas.html)
71
Figura 22. Unidad Hidráulica
Fuente: Página web COHA (http://www.coha.com.co/unidades_hidraulicas.html)
El horno autoclave a automatizar presentaría las siguientes características, suministradas
por parte del departamento mecánico de la planta extractora Aceites y Grasas del Catatumbo,
necesarias para realizar el diseño y selección de la unidad hidráulica:
Autoclave de cocción de fruto con capacidad de 45 Ton/hora
Longitud: 13.5 metros
Diámetro de compuerta: 1.8 metros
Peso de compuerta: 850 Kg
Diámetros de tuberías establecidos y calculados de acuerdo al flujo en m^3/min capaz de
producirse a la salida de la caldera basados en las curvas del ciclo de esterilización.
72
Para seleccionar las características de la unidad hidráulica a emplear se requiere conocer la
cantidad y tipo de émbolos a emplear, con ello se determinaría:
- Émbolos a utilizar:
+Émbolo de apertura y cierre de compuerta
+Émbolo de apertura y cierre de anillo
+Émbolo de subir y bajar puente
- Bomba de unidad hidráulica
- Motor bomba unidad hidráulica
Para realizar el diseño de este sistema mecánico, se deben tener en cuenta estas variables,
pero debido al alcance de nuestro proyecto, no los consideraremos dentro del diseño.
Selección del control utilizado en la apertura y cierre de válvulas que permitan una
correcta cocción del fruto. La apertura y cierre de válvulas que intervienen en el proceso de la
esterilización, se realizará de manera automática de acuerdo al diagrama de control establecido en
el diseño, para ello, es necesario contar con válvulas de control capaces de responder a estímulos
remotos. Basados en la tabla 5, se definen técnicamente factibles para el diseño, las válvulas de
accionamiento eléctrico (Electroválvula), debido a que permiten trabajar a altas temperaturas y
presiones, controladas desde el PLC mediante conexión eléctrica.
73
Electroválvulas o válvulas Solenoides. Son dispositivos diseñados para controlar el flujo
(ON-OFF) de un fluido. Están diseñadas para poder utilizarse con agua, gas, aire, gas
combustible, vapor entre otros. Estas válvulas pueden ser de dos hasta cinco vías. Pueden estar
fabricadas en latón, acero inoxidable o pvc. Dependiendo del fluido en el que se vayan a utilizar
es el material de la válvula.
En las válvulas de 2 vías, normalmente se utilizan las que funcionan con tres modalidades
diferentes, dependiendo del uso que están destinadas a operar; pueden ser de acción directa,
acción indirecta y acción mixta o combinada, además cada una de estas categorías puede ser
Normalmente Cerrada (N.C.) o Normalmente Abierta (N.A.) , esto dependiendo de la función
que va a realizar ya sea que esté cerrada y cuando reciba la señal a la solenoide abra durante unos
segundos, o que esté abierta y cuando reciba la señal la solenoide corte el flujo. Fuente:
http://www.altecdust.com/blog/item/32-como-funcionan-las-electrovalvulas-o-valvulas-
solenoides-de-uso-general
74
Figura 23. Electroválvula de Vapor de 6”
Fuente: http://img.directindustry.es/images_di/photo-m2/126177-7943483.jpg
El trabajo del control en la válvulas, será hacer cumplir la siguiente curva de esterilización
para lograr una correcta cocción del fruto de la palma, y de esta manera lograr la eficiencia del
proceso de la esterilización.
Figura 24. Ciclo de esterilización
Fuente: Autores del proyecto
75
El ciclo de esterilización, es un estándar definido el cual para algunas plantas dependiendo
del tipo de fruto puede variar un poco las presiones y tiempos, pero en sí la filosofía es la misma,
esta se basa en el tipo de fruto, para nuestro caso, las condiciones ya están establecidas en el
estudio medioambiental del diseño general de la planta AGC SAS.
Una vez seleccionado el tipo de válvula de control a utilizar, se puede realizar el diagrama
P&ID del horno autoclave.
Figura 25. Diagrama P&ID diseño autoclave
Fuente: Autores
A continuación se realiza la descripción de los elementos de control instalados en la
autoclave:
Em= Válvula de entrada de vapor. Tipo: bola - manual
E = Válvula de entrada de vapor. Tipo: Electroválvula ON-OFF. NC
76
Eb = Válvula bypass de entrada de vapor. Tipo: Electroválvula ON-OFF. NC
S= Válvula de salida de Vapor, expansiones o desfogue. Tipo: Electroválvula ON-OFF.
NO
C= Válvula de salida de condensado, desaireación y expansiones. Tipo: Electroválvula
ON-OFF. NO
Cb= Válvula bypass para salida de condensados. Tipo: Trampa de vapor de presión
diferencial, automática, totalmente mecánica.
Trampa de Vapor. Las trampas de vapor son un tipo de válvula automática que filtra el
condensado (es decir vapor condensado) y gases no condensables como lo es el aire esto sin dejar
escapar al vapor. En la industria, el vapor es regularmente usado para calentamiento o como
fuerza motriz para un poder mecánico. Las trampas de vapor son usadas en tales aplicaciones
para asegurar que no se desperdicie el vapor.
Figura 26. Representación gráfica de una válvula trampa de vapor
Fuente: http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/what-is-a-steam-trap.html
77
Una ‘trampa’ es definida de la siguiente manera de acuerdo con la terminología de válvulas
JIS B 0100:
Nombre genérico para una válvula autónoma que automáticamente descarga condensado de
equipos, tubería, etc.
ANSI/FCI 69-1-1989
¿Para Qué Fin son Instaladas las Trampas de Vapor? El vapor se forma cuando el agua
es evaporada para formar un gas. Para que el proceso de evaporación se produzca, las moléculas
de agua deben recibir suficiente energía de tal manera que las uniones entre las moléculas
(uniones de hidrogeno, etc.) se rompan. Esta energía que se da para convertir un líquido a gas
recibe el nombre de "calor latente".
Los procesos basados en el calentamiento utilizan el calor latente y lo transfieren al
producto. Cuando se realiza este trabajo (es decir el vapor ha cedido su calor latente), el vapor se
condensa y se convierte en condensado. En otras palabras, el condensado no tiene la habilidad de
hacer el trabajo que el vapor realiza. Por lo tanto la eficiencia de calentamiento se ve afectada si
el condensado no es removido propia y rápidamente como sea posible, ya sea en una tubería para
transportar el vapor o en un intercambiador de calor.
Para mayores detalles acerca del mecanismo de la transferencia de vapor, lea el siguiente
artículo en Transferencia de Calor del Vapor
78
La Razón por la que son Necesarias las Trampas de Vapor (Ejemplo: Hervidores
Enchaquetados, calderas, hornos autoclave)
Figura 27. Proceso de expulsión de condensados con válvula manual
Fuente: http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/what-is-a-steam-trap.html
Con la implementación de una trampa de vapor, se puede apreciar gráficamente que se
eliminan las pérdidas de vapor detalladas en la figura 27, lo que hace más eficiente el proceso de
expulsión de condensados y la hermeticidad del horno.
79
Figura 28. Implementación de la trampa de vapor
Fuente: Fuente: http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/what-is-a-steam-trap.html
Las condiciones de control para lograr un ciclo de esterilización como el de la figura 25,
basados en el diagrama P&ID diseñado en la figura 25, se resumen en la siguiente tabla:
Tabla 7
Lógica de control proceso de esterilización
PASO
N° DESCRIPCIÓN
TIEMPO
aprox. (min)
PRESION
(psi)
VALVULAS
E Eb S C
1 Desaireación 5 0 A C C A
2 1er pico (ascenso) 5 20 A C C C
3
1er pico
(expansión) 2 10 C C A A
4 2° pico (ascenso) 12 30 A C C C
5 2° pico (expansión) 3 15 C C A A
6 3er pico (ascenso) 5 40 A C C C
7 Sostenimiento 40 40 C A C C
8
3er pico
(expansión) 5 0 C C A A
9 Seguridad de 5 0 C C A A
80
apertura
10 Descargue 5 0 C C A A
Total 92 Nota fuente: Autores del proyecto
Filosofía de Control. Los equipos de control de tablero de autoclave son de la gama S7-
1200 de Siemens y son los siguientes:
Por estandarización de planta se decide trabajar con PLC de la gama Siemens S7-1200, y
se definen los siguientes elementos, instalados en un tablero, cuyas características se describirán
posteriormente.
Elementos:
- U100: CPU 1214C DC/DC/DC (Referencia: 6ES7 314-6EH04-0AB0).
- Un sistema HMI para supervisión en planta, el cual elige una pantalla Siemens KTP1200 PN
(Referencia: 6AV2 123-2MB03-0AX0), para realizar supervisión del sistema.
- El objeto de este tablero es la operación de la zona de autoclaves de fruto y salida de
producto, en el siguiente orden:
1. Operación ciclo de esterilización autoclaves.
2. Válvula de admisión gruesa de vapor E.
3. Válvula de control fino de sostenimiento entrada de vapor Eb.
4. Válvula de salida de condensados C.
5. Válvula de purga S.
6. Apertura y cierre de compuertas.
81
Para la programación del control se empleó el Software TIA Portal V13 SP1, y se realizó
una programación por bloques, y cada bloque posee su propia programación en Ladder, ya que
realizando un solo ladder hubiese sido imposible por la cantidad de variables y el orden para
generar el ciclo de esterilizado.
Bloques utilizados en el control del horno autoclave y su descripción
Bloque Main [OB1]:
Bloque de organización que se repite cíclicamente en el cual se deben agregar los demás
bloques que se van a ejecutar en el programa ya sean FC o FB. Es indispensable que exista por lo
menos un bloque OB para que se ejecuta el programa.
En el programa se agregan al Main los bloques BOTONES [FC2], ESCALIZACIÓN [FC1]
Y AUTOCLAVE [FB1]. El bloque autoclave fue utilizado dos veces, una por cada esterilizador.
Función [FC]:
Es en el que se crea la secuencia lógica en el lenguaje deseado ya sea KOP (lógica de
contactos), FUP (diagrama de funciones) o SCL (lenguaje de siemens, texto estructurado).
El programa del esterilizador está realizado en Ladder es decir en KOP, los FC que existen
son el FC2 BOTONES y el FC1 ESCALIZACIÓN.
Bloque de Función [FB]:
82
Al igual que el FC es el bloque lógico en el que se crea la secuencia del programa pero a
diferencia del anterior este va ligado a una instancia (DB) que se crea al arrastrar el bloque al
programa, esto permite crear un solo bloque y utilizarlo muchas veces creando multiinstancias
ligadas a este.
Bloque de datos [DB]:
Se utiliza para el almacenamiento y procesamiento de datos, pueden ser de dos tipos:
- Globales
Se utilizan para almacenar datos desde cualquier parte del programa (OB, FC o FB)
- Instancia
Estos están asociados a los bloques de función (FB) y almacenan los valores
correspondientes al bloque, estos se crean al ser arrastrados al programa.
En el programa de esterilizador existen dos DB de instancia (DB10 Y DB11)
correspondiente al FB autoclave.
Condiciones del control
A continuación se relacionan los elementos que se tuvieron en cuenta para realizar la
programación del control en el PLC.
83
Figura 29. Diagrama de flujo para iniciar el ciclo de esterilización en el tablero de autoclave
Nota fuente. Autores del proyecto
Para la programación se tuvo en cuenta el presente diagrama de flujo, ya que se hace
necesario ingresar estos datos al controlador programado en el PLC, adicionalmente, se tiene en
cuenta, que después del ciclo de esterilizado, para que la compuerta se pueda abrir, se debe
garantizar una presión de 0 psi.
Contemporáneamente se tuvo en cuenta el ciclo de esterilización, con el control de apertura
y cierre de válvulas, el cual se describió anteriormente.
84
Secuencia del programa. El programa tiene dos tipos de control, el manual y el
automático que son controlados desde una HMI.
- Modo manual
Se controla la apertura y cierre de válvulas directamente por el operario.
- Modo automático
El control se realiza teniendo en cuenta la secuencia programada en el bloque autoclave
Bloque Main. Primeramente se crearon las variables a utilizar, a medida que se iba
avanzando con la programación, se iban insertando más según los requerimientos, a continuación
se muestran las variables que quedaron definidas en la programación.
Figura 30.Variables 1-24 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
85
Figura 31.Variables 25-48 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 32.Variables 49-72 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
86
Se creó el bloque MAIN (OB1), el cual es el bloque principal y es quien representa la
interfaz del sistema operativo de la CPU regulando y controlando todo el proceso automatizado
en el horno autoclave en ejecución cíclica, en él iniciamos la programación en secuencia del
controlador, y creamos las subrutinas en el siguiente orden:
Tabla 8
Sub rutinas del bloque main
SEGMENTO BLOQUE SUBRUTINA TIPO DE BLOQUE
1 Escalización FC-1
2 Botones FC-2
3 Autoclave FB-1
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 33. Secuencia Bloque MAIN (OB1) 1 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) - - Segmentos 1 y 2.
Nota fuente: Autores del proyecto
87
Figura 34. Secuencia Bloque MAIN (OB1) 2 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) - - Segmento 3.
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 35. Secuencia Bloque MAIN (OB1) 3 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) - - Segmento 3.
Nota fuente: Autores del proyecto
88
Figura 36. Secuencia Bloque MAIN (OB1) 4 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7) - - Segmento 3.
Nota fuente: Autores del proyecto
Bloque Escalización
Posteriormente, y como se puede observar en el apartado anterior, se crea la subrutina de
ESCALIZACIÓN, con el bloque FC1, aquí como su nombre lo indica se realiza la Escalización
de las entradas de medición de vapor, las cuales llegarán en una señal de 4-20 mA, desde el
transmisor de presión.
89
Figura 37. Valor analógico del transmisor de presión rango de 0 a 45 psi que nos da la medida de 4 a 20 mA
– MATLAB R2015a
Nota fuente: Autores del proyecto
Debido a que las tarjetas de la CPU del PLC Siemens s7-1200 solo están disponibles en un
rango de 0 a 20 mA, se tuvo en cuenta lo siguiente:
El PLC lee valores entre [0 ; 27648], como valores dentro de un rango, por lo tanto
asumimos para realizar la programación este rango 0 para 0 mA en el límite inferior y 27648 para
20 mA, en el límite superior.
Posteriormente, se procede a realizar la programación, primeramente se convierte la
variable PRESION 1 en PRESION REAL 1, en este campo, con la ayuda del bloque CONV,
realizamos esta operación, es decir el valor recibido del presóstato en una señal de 4 a 20 mA lo
convertimos a la señal que el PLC requiere para poder trabajar, lo cual ya se explicó
anteriormente. Desarrollado esto, se procedió a escalar la señal analógica con la ayuda de los
90
bloques NORM X, SCALE X y CALCULATE y se obtiene la señal PRESION INDEXER 1, que
se utilizará en la programación.
Figura 38. Escalización señal presóstato (1) - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Se realiza la Escalización de las variables PRESION 2 en PRESION INDEXER 2 y
PRESION 3 en PRESION INDEXER 3.
91
Figura 39. Escalización señal presóstato (2) - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 40. Escalización señal presóstato (3) - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
92
Bloque botones [FC2]:
Conexión a las marcas de ejecución de la HMI, como se puede observar en el apartado
anterior, se crea la subrutina de BOTONES, aquí se enuncia la programación en lenguaje ladder
de los botones de Pausa del horno autoclave, tanto físicamente como en la HMI.
Figura 41. Escalización señal presóstato (3) - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Bloque Autoclave [FB1]:
Controla la secuencia de cocción, las variables a tener en cuenta serian
#ciclo : es el que lleva el conteo del ciclo que lleva la cocción estos ciclos son
93
Ciclo=1: desaireación
Ciclo =2: pico 1 subida
Ciclo=3: pico 1 bajada
Ciclo=4: pico 2 subida
Ciclo=5: pico 2 bajada
Ciclo=6: pico 3 subida
Ciclo=7: cocción
Ciclo=8: pico 3 bajada
Ciclo=9: descarga
#presion: presión medida en la autoclave
#salto: se utiliza para saltar de ciclo de cocción de querer realizarlo
#admision_alta: válvula de entrada de vapor gruesa (se utiliza en los picos hasta llegar a
cocción)
#admision_baja: válvula de entrada de vapor fina (se utiliza cuando está en cocción)
#salida_condensados: válvula para desalojar los condensados
94
#salida_vapor: válvula para realizar la descarga de vapor
#P_COCCION_MIN Y #P_COCCION_MAX: son los valores mínimo y máximo en los
que se mantiene la presión durante la cocción, estos se regulan con la apertura y cierre de la
válvula fina (mínimo 38 y máximo 41)
El control de apertura y cierre de las válvula se realiza por medio de comparaciones con la
presión escalizada (#presion)
El bloque también contiene los temporizadores para llevar el conteo del tiempo de apertura
y cierre de válvulas comparándolos con valores de tiempo establecidos.
En el bloque Autoclave, se describe el lenguaje de programación ladder que proporciona el
control descrito a continuación,
Figura 42. Bloque de Autoclave, segmentos 1 y 2 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
95
Figura 43. Bloque de Autoclave, segmentos 3 y 4 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 44. Bloque de Autoclave, segmentos 5 y 6 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
96
Figura 45. Bloque de Autoclave, segmentos 7 y 8 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 46. Bloque de Autoclave, segmentos 9 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
97
Figura 47. Bloque de Autoclave, segmento 10 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 48. Bloque de Autoclave, segmento 11-1 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
98
Figura 49. Bloque de Autoclave, segmento 11-2 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 50. Bloque de Autoclave, segmentos 12 y 13 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
99
Figura 51. Bloque de Autoclave, segmento 14 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 52. Bloque de Autoclave, segmento 15-1 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
100
Figura 53. Bloque de Autoclave, segmento 15-2 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 54. Bloque de Autoclave, segmento 16 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
101
Figura 55. Bloque de Autoclave, segmento 17-1 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 56. Bloque de Autoclave, segmento 17-2 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
102
Figura 57. Bloque de Autoclave, segmento 17-3 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 58. Bloque de Autoclave, segmento 18 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
103
Figura 59. Bloque de Autoclave, segmento 19 - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 60. Configuración de variables Bloque de Autoclave (Generación instantánea) 1 - - TIA Portal
V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
104
Figura 61. Configuración de variables Bloque de Autoclave (Generación instantánea) 2 - - TIA Portal
V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 62 Configuración de variables Bloque de Autoclave (Generación instantánea) 3 - - TIA Portal
V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
105
Figura 63. Configuración de variables Bloque de Autoclave (Generación instantánea) 4 - - TIA Portal
V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
SCADA – Sistema de supervisión y control del horno autoclave
Actualmente, el SCADA del horno autoclave en la planta extractora Aceites y Grasas del
Catatumbo se encuentra en el tablero de autoclaves ubicado en campo, debido a que debe estar el
operario en sitio para poder controlar el ingreso de autoclaves, que, aunque se realiza la
impulsión e ingreso de vagonetas con cabrestantes, es el operador quien debe asegurarse de que
realmente ingresó fruto al horno, por ende su control debe ser netamente en campo. Por lo que
para el presente diseño, se presenta una similitud en este tema.
Únicamente se presenta una imagen para el controlador y la definimos de la siguiente
manera:
106
Figura 64. SCADA HMI – Ciclo de Desaireación Autoclave - - TIA Portal V13 SP1 (Step 7)
Nota fuente: Autores del proyecto
Como se puede observar en la figura 65, el SCADA propuesto maneja diversos botones:
Figura 65. Botón Inicio SCADA HMI –
Nota fuente: Autores del proyecto
107
Este botón mostrado en la figura 66 permite dar inicio al proceso, teniendo en cuenta el
control previamente programado y mostrado con anterioridad, para poder dar inicio, es necesario
que se cumplan todos los controles previamente mencionados, en este caso para ello se debe
haber cerrado herméticamente las puertas del autoclave.
Figura 66. Leds indicadores anillos, puertas y puentes, SCADA HMI –
Nota fuente: Autores del proyecto
Estos leds indicadores presentados en la figura 67, permitirán al operador conocer si tanto
las puertas, anillos y puentes, se encuentran en la posición exacta para poder dar inicio al ciclo de
esterilización, en caso afirmativo los leds se encontrarán de color verde, como se muestra en la
imagen y el control permitirá dar inicio al ciclo, de lo contrario se encontrarán en color rojo y
sencillamente el control no funcionará.
Figura 67.Indicadores SCADA HMI –
Nota fuente: Autores del proyecto
108
La figura 68 presenta unos indicadores en tiempo real de la temperatura, presión y tiempo
de cocción del fruto que en el que se encuentra el horno autoclave, adicionalmente, me presenta
el ciclo en que se encuentra.
Figura 68. Botón Pausa SCADA HMI
Nota fuente: Autores del proyecto
Este botón, mostrado en la figura 69 permite al operador pausar el ciclo de esterilización
en cualquier momento, controlando la presión existente en el horno autoclave.
Figura 69. Ciclos autoclave SCADA HMI –
Nota fuente: Autores del proyecto
109
Este diagrama, presentado en la figura 70, muestra al operador las 4 válvulas que se
controlan por medio del PLC y, en este caso podemos observar que para el proceso de
Desaireación encontramos que las válvulas C y E se observan en color verde, debido a que son
las que se encuentran abiertas, mientras que las válvulas S y Eb se encuentran cerradas y se
distinguen porque mostrarán un color rojo, ahora bien las válvulas Cb (trampa de vapor) y Em
(Entrada manual de vapor), no cambiarían de color en el SCADA debido a que no las
controlaremos medinte el PLC.
Figura 70. Compuertas autoclave SCADA HMI –
Nota fuente: Autores del proyecto
La figura 71 le permite al usuario conocer que la puerta, el anillo y el puente se encuentran
en la posición correcta para proceder a iniciar el proceso. Va ligado con los les indicadores
mencionados anteriormente. En caso contrario se verá en el SCADA una compuerta abierta
110
Figura 71. Parada de emergencia SCADA HMI –
Nota fuente: Autores del proyecto
El SCADA posee un botón de paro de emergencia, el cual le permite al operador detener el
ciclo de esterilización en caso de poseer alguna falla, impidiendo el ingreso de vapor y
despresurizando la autoclave, con el fin de obtener 0psi de presión y poder abrir el mismo.
Figura 72. Led de alarma SCADA HMI –
Nota fuente: Autores del proyecto
La figura 73 muestra el led de alarma, el cual al estar de color azul indica que el sistema
está {a trabajando correctamente, pero en el momento en que se vuelva de color rojo, quiere decir
que el sistema se encuentra en falla.
Diseño del tablero de autoclave
El presente diseño muestra el hardware a instalar, las conexiones del PLC, hacia los
instrumentos y los botones de mando paralelos a los existentes en la pantalla HMI, que le
111
permitirán al usuario iniciar, pausar, detener la autoclave y tener un paro de emergencia. Esta
programación también se encuentra adjunta.
Alimentación Tablero
Principalmente se tendrá en cuenta un control a 220 VAC, de las cuales serán dos líneas a
110 VAC cada una, y una línea para Sistema de puesta a tierra (SPT), lo cual alimentará el
sistema. Se utilizará un interruptor doble C10 de Siemens para ello, y bornas para realizar la
respectiva conexión, como se muestra en la figura 74.
Figura 73. Alimentación del tablero de autoclaves
Nota fuente: Autores del proyecto
112
Fuente de Poder
Debido a que el PLC se alimenta con corriente continua, es necesario adicionar una fuente
de poder que alimente los sistemas integrados del tablero a 24 VCC y una corriente de 2.5 A, esta
conexión debe realizar como se muestra en la figura 75.
Figura 74. Fuente de Poder 120/230VAC-24DC
Nota fuente: Autores del proyecto
Alimentación CPU PLC y módulos
113
Se necesitarán tres módulos adicionales, los cuales son descritos en la figura 76, con su
respectivo conexionado en tablero.
Figura 75. Conexión de alimentación en módulos del PLC
Nota fuente: Autores del proyecto
Conexión de botones y sensores
La conexión que se presenta en la figura 77, permite al operario manipular en modo
manual el proceso de esterilización en el horno autoclave. Los sensores inductivos instalados en
cada compuerta, envían la señal para definir el estado de la compuerta.
114
Figura 76. Conexión de botones y sensores
Nota fuente: Autores del proyecto
A continuación se puede apreciar en la figura 78 el conexionado de las bobinas de
accionamiento de las válvulas de vapor y condensados.
Figura 77. Conexión de bobinas para accionamiento de válvulas de vapor y condensado
Nota fuente: Autores del proyecto
115
En la figura 79, se puede apreciar el conexionado de las válvulas de vapor, junto con la
alarma que se activa en el momento de una falla.
Figura 78. Conexión de válvulas de vapor y alarma.
Nota fuente: Autores del proyecto
A continuación se aprecia en la figura 80 el conexionado del transmisor de temperatura y
del transmisor de presión.
116
Figura 79. Conexión de transmisor de temperatura.
Nota fuente: Autores del proyecto
Las figuras 81 y 82, muestra la distribución en tablero de los elementos que lo conforman
con medidas en mm.
117
Figura 80. Distribución interior de elementos en el tablero
Nota fuente: Autores del proyecto
Figura 81. Distribución exterior de elementos en el tablero
Nota fuente: Autores del proyecto
118
SCADA en sala de mandos
En la figura 20 se muestra el actual SCADA de todo el bloque de recepción y esterilización
de fruto, el cual es visualizado en sala de mandos. Actualmente se está operando todo lo que se
encuentra de color verde, y el presente diseño, hace referencia a lo que se encuentra en color azul
(solo la autoclave).
Cuando comienza la operación del sistema, las compuertas de las autoclaves actuales se
aprecian cerradas, y cuando el sistema no está operando estas se aprecian abiertas. De la misma
forma se visualizará en sala de mando la autoclave azul, esta conexión se realizaría mediante
protocolo de comunicaciones Profibus y conexionado mediante el bus de datos RS485.
119
Capítulo 4. Recursos
4.1 Recursos Institucionales
Se Utilizará el campus de la Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña para realizar
trámites de documentación, entrega del trabajo, correcciones y sustentación.
Se utilizará el predio de la Planta Extractora Aceites y Grasas del Catatumbo SAS, para
visitas de campo, recolección de información y consultas técnicas.
4.2 Recursos Humanos
La parte humana del proyecto se lleva a cabo por:
Ingeniero Electromecánico Roni Mauricio Jaya, profesional que labora de manera
independiente en el diseño de la ingeniería de detalle para el sistema eléctrico y automatización
de plantas extractoras de caite de palma.
Ingeniero Electromecánico David Antonio Sánchez, profesional que labora para la
multinacional Hyundai Engineering CO, LTD; encargado de la construcción de sistemas
eléctricos y automatización de plantas térmicas a carbón para la generación de energía eléctrica
Ingeniero Electricista, especialista en Ingeniería Hospitalaria, Magister en controles
Industriales José Armando Becerra Vargas; actualmente labora como Docente Tiempo Completo
Categoría Asociado. Universidad Francisco de Paula Santander y es el Director Grupo de
Investigación en Automatización y Control GIAC. Categoría "B" de COLCIENCIAS.
4.3 Recursos Financieros
A continuación se presenta el presupuesto utilizado en el desarrollo del presente proyecto, los
120
montos están estimados en pesos colombianos.
Tabla 9
Presupuesto Global del Proyecto por fuentes de financiación
RUBROS TOTAL
ESTUDIANTE UFPSO
Efectivo Especie Efectivo Especie Efectivo
Personal 2’500.000 0 1’000.000 0 960.000 3’900.000 Equipos 2’300.000 0 0 0 2’300.000
0
Materiales 600.000 0 0 0 0 600.000 Salidas de
Campo
400.000 0 0 0 0 400.000
Otros 0 0 0 0 0 7’200.000
0
Tabla 10
Descripción de los gastos de personal
Nombre del
Estudiantes
/Directores
Función
dentro del
proyecto
Dedicación
horas/se mana
$/h #
de
seman
as
Total
Estudiante
UFPS
Roni
Jaya
Estudiante
Proyectista
10 12.500 10 1.250.000 0 1.250.000
David Sánchez Estudiante
Proyectista
10 12.500 10 1.250.000 0 1.250.000
Armando
Becerra
Director 4 35.000 10 0 1’400.000 1’400.000
Total 3’900.000
121
Tabla 11
Descripción de los equipos de uso propio
Descripción $/h Horas de
utilizació
n
Justificación
Total Estudiante UFPS Especie Especie
Computadores
Portátiles
23.00
0
100 Desarrollo de diseños,
simulaciones e informe final
2’300.000 0 2’300.000
Total 2’300.000
Tabla 12
Descripción de los materiales e insumos
Descripción Justificación Total
Estudiante UFPS
Papelería Gastos de
papelería, impresiones,
etc.
400.000 0 400.000
Otros
consumibles
Otros gastos de
ajuste para el libro
200.000 0 200.000
Total 600.00
0
Tabla 13
Salidas de Campo
Ítem Justificación Costo
Unitario
Can
tidad
Total
Estudiante UFPS
Especie Especie
Planta
Extractora Aceites
y Grasas del
Catatumbo SAS
Visitas para
recolección de
información y
estudio de áreas
100.000
4 400.000
0
400.000
Total 400.000
122
4.4 Recursos Tecnológicos
Se utilizaron 2 computadores portátiles última generación con procesadores Core I5,
memorias RAM de 8gb y tarjeta de video independiente de 2Gb para tener una mayor velocidad
en el momento de realizar simulaciones de software, cálculos, gráficas, procesadores de texto y
software TIA Portal Step 7 V13 sp1.
Se manejaron software como matlab R2015a, Cmaps tools datasheets válvulas de control,
transmisores de presión, temperatura y otros dispositivos del área de la instrumentación y control
industrial.
123
Conclusiones
El proceso de esterilización, al realizarse de manera automática con el diseño propuesto,
aumenta la eficiencia del sistema, debido al ahorro de vapor producto de las pérdidas en la
manipulación desproporcionadas de las válvulas que intervienen en el ciclo.
Se reduce el riesgo ocupacional del trabajador, al disminuir el contacto operario – autoclave
durante el proceso de esterilización.
Se mejora la calidad del aceite al optimizar el ciclo de la esterilización con la
automatización, debido a que la cocción del fruto se realiza de manera correcta y completa para el
momento del prensado, el fruto segrega mayor cantidad de aceite.
El sistema de drenaje de condensados, es una necesidad del proceso, debido a que la
calidad del vapor, está en ser lo más seco posible, con la implementación de una trampa de vapor,
en reemplazo de una válvula abierta todo el proceso, se disminuyen las pérdidas de vapor y se
asegura la hermeticidad para una correcta cocción del fruto y menor consumo de combustible en
la caldera.
El sistema SCADA del proceso de esterilización, debe controlarse desde campo mediante
una HMI; y desde sala de mando sólo la visualización del proceso, debido a las condiciones a
cumplirse en el cargue y descargue del fruto, apertura y cierre de compuertas desde el punto de
vista de la seguridad industrial para el o los operadores y el mantenimiento regular del horno
autoclave como equipo.
124
Se implementa Una válvula manual llamada Em a la entrada de vapor para labores de
mantenimiento o reparaciones en la autoclave.
125
Recomendaciones
Debido a que el presente proyecto se realiza para la ampliación a de 45 ton/hora a 90
ton/hora llamado fase 2 de la planta actual, se recomienda emplear los elementos existentes en el
tablero de autoclaves diseñado, ya que se dejaron reservas para la futura ampliación a 135
ton/hora llamada fase 3.
Para garantizar hermeticidad, se recomiendan inspecciones periódicas a los sellos de las
compuertas y mantenimiento a válvulas.
El sistema de drenaje de condensados, puede contener restos del fruto llamado raquis, para
lo cual se recomienda al departamento de diseño o mantenimiento mecánico, implementar filtros
de fácil mantenimiento a los sifones con el fin de evitar taponamientos.
Con el fin de disminuir el consumo de agua demi, se recomienda separar y almacenar los
condensados en un tanque para enviar de nuevo a la caldera formando un ciclo cerrado y por ende
lograr un sistema más eficiente.
126
Referencias Bibliográficas
BH Lim, Nicholas – Implementación de la automatización en plantas extractoras.
Buenas Tareas. (2012). Accionamiento Mecánico. Recuperado de:
http://www.buenastareas.com/ensayos/Accionamiento-Mecanico/4588479.html
García, E. (1999). Automatización de procesos industriales: robótica y automática. Valencia:
Universidad Politécnica de Valencia
Gil, J. (2004). Control de Sistemas Continuos.
Guinea-Edeso.Blogspot.Com. (2012). Definición de control automático. Recuperado de:
http://guinea-edeso.blogspot.com.co/2012/02/definicion-de-control-automatico.html
Hansman, J. (s.f). Characteristics of Instumentation, Edit
Jacipt, R; Rozzo, D. & Velasco, L. (s.f). Automatización del proceso de esterilización en la
extracción de aceite de Palma africana.
Karlsson, D. Wind Turbine performance monitoring using artificial neural networks.
Laboratorios. (s.f). Bombas hidráulicas. Recuperado de:
http://laboratorios.fi.uba.ar/lscm/hidraulica2.pdf
Massachasetts Institute of Technology, 1999.
Massoneilan Dresser Valve Division, Control Valve
127
Montes, E. & Tejada, G. (s.f). Automatización de un horno eléctrico de esterilización
médica.
Pérez, E. (s.f). Los sistemas SCADA en la automatización industrial.
Rincón, H. (s.f). Sistemas de control y automatización para incrementar la productividad en
plantas de beneficio.
Sánchez, F. (2005). Instrumentación Virtual: Adquisición, procesado y análisis de señales.
Barcelona: Universidad Politécnica de Catalunya.
Wikipedia, La enciclopedia libre: Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada