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i
ÍNDICE
Pág.
CAPÍTULO 1 GENERALIDADES…………………………………..… 1
1.1 INTRODUCCIÓN……………………...…………………………………… 2
1.2 ANTECEDENTES………………………………………………………… 3
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………………….. 5
1.3.1 Identificación del problemas……………………………………………… 5
1.3.2 Análisis causa – efecto……………………………………………………. 5
1.3.3 Formulación del problema……………………………………………….. 5
1.4 OBJETIVOS Y ACCIONES……………………………………................ 6
1.4.1 Objetivo general……………………………………………....................... 6
1.4.2 Objetivos específicos……………………………………………………… 6
1.4.3 Acciones de la investigación…….…………...………………………….. 6
1.5 JUSTIFICACIÓN……………………………………………...…………… 7
1.5.1 Justificación técnica………………………………………………………. 7
1.5.2 Justificación social…………………..……….......................................... 7
1.5.3 Justificación económica…………………………………......................... 8
1.6 LIMITES……….……………………………………………………….…… 8
1.6.1 Limites del proyecto……………………………………………………….. 8
1.7 ALCANCE……………………………....………………………………….. 8
1.7.1 Alcance temático…………………………………………………………… 8
1.7.2 Alcance geográfico………………………………………………………… 8
ii
1.7.3 Alcance temporal………………..……………...…………....................... 9
CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO…………………………………… 10
2.1 CARACTERÍSTICAS DE LA PRODUCCION DE SALSA DE TOMATE.……………………………………………...……………………. 11
2.1.1 Contenido temático…………………..…………………………................ 11
2.1.2 Principales controles en el tomate para industria……………………… 12
2.1.2.1 Color…………………………………………………………...................... 12
2.1.2.2 Contenido en sólidos totales y sólidos solubles………………………… 13
2.1.2.3 pH……………………………………………………………………………. 14
2.1.2.4 Consistencia……………………………………………………………….. 16
2.1.2.5 Test de Blotter………………………………………………...................... 17
2.1.2.6 Carotenoides y licopeno…………………………………………………... 18
2.1.2.7 Acidez total y azúcares reductores……………………………............... 19
2.1.2.8 Control microbiológico…………………………………………………….. 19
2.1.2.9 Residuos…………………………………………………………................ 20
2.1.3 Producción de la salsa de tomate en Bolivia………………………………………………………………………..
22
2.1.3.1 Industrias alimenticias VENADO. S.A……………………...................... 22
2.1.3.2 Industrias alimenticias DEL VALLE S.R.L………………………………. 25
2.1.3.3 Industrias alimenticias MARCSEAL S.R.L………………...................... 26
2.1.3.4 Estudio del método de trabajo en las empresas de Bolivia…………………………………………………………...…………...
26
iii
2.2 MÁQUINAS PROCESADORAS DE SALSA DE TOMATE………………………………………………………...…………..
30
2.2.1 Proceso general de fabricación de salsa de tomate…………………… 30
2.2.2 Concentradora industrial…………………………………...…………….. 32
2.2.3 Baño maría……………………………………………………...………….. 32
2.2.4 Molino de martillo………………………………………………………….. 33
2.2.5 Evaporador……………………………………………………...………….. 34
2.2.6 Banda transportadora……………………………………………………… 35
2.3 UNIDADES ELECTRÓNICAS CONTROLADORAS………………….. 36
2.3.1 PLC…………………………………………………………...……………... 36
2.3.2 Unidad Central de Proceso (CPU)……………………………................ 38
2.3.3 Memoria principal.……………………………………………...………….. 40
2.3.4 El bus…………………………………………………………….………….. 41
2.4 SENSORES Y ACTUADORES……………...………………………..…. 42
2.4.1 Sensor……………………………………….……………………………… 42
2.4.1.2 Clasificación de los sensores…………….…………………...…………. 42
2.4.1.3 Según el Aporte de Energía………………………………………….….. 43
2.4.1.4 Según el Tipo de Señal……………………………………………….….. 44
2.4.1.5 Según el Tipo de Parámetros……………………………………..……… 45
2.4.1.6 Según tipo de magnitud……………………………………………..……. 45
2.4.2 Actuador……………………………………………………………..……… 47
2.4.2.1 Tipos de actuadores…………………………………………..…………... 47
iv
2.4.2.2 Actuadores hidráulicos……………………………………………............ 47
2.4.2.3 Actuadores Neumáticos…………………………………………...…….... 48
2.4.2.4 Actuadores Eléctricos………………………………………………..…..... 49
2.5 CONTROL Y MONITOREO…………………………..…………..…….... 50
2.5.1 Control……………………………………………………………..……….. 50
2.5.1.1 Clasificación de los Sistemas de Control………………………..…….. 50
2.5.1.2 Sistema de Control de Lazo Abierto…………………............................ 50
2.5.1.3 Sistema de Control de Lazo Cerrado……………………………….…... 51
2.5.2 Monitoreo……………………………………………………………........... 52
2.5.2.1 Sistema de monitoreo– diagnostico…………………………….……… 52
2.5.3 Software de supervisión y control…………………………….…………. 54
2.5.3.1 Supervisory Control And Data Adquisition (SCADA)………….……… 54
2.5.3.2 Supervision Industrial………………….………………………….………. 54
2.5.3.3 Software de supervision…………………………………………….……. 54
2.5.3.4 Simulación…………………………………………………………..……… 55
2.5.3.5 Modelo de simulación de eventos discretos……………………............ 56
CAPÍTULO 3 MARCO PRÁCTICO………………………………….. 69
3.1
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL DE LA PRODUCCIÓN DE SALSA DE TOMATE, CONTROL Y MONITOREO……………………………………………..………………..
70
3.1.1 Diagnostico del proceso actual de la empresa Gonzales………….…. 70
3.1.2 Producción general de salsa de tomate dentro de la empresa………… 81
v
3.1.2.1 Producción anual de tomates en los últimos 5 años…………………….. 81
3.1.2.2 Producción mensual de salsa de tomate en los últimos 5 meses del año 2013……………………………………………………………………...
82
3.1.2.3 Consistencia de la salsa de tomate……………………………………….. 83
3.1.3 Descripción del sistema propuesto para procesamiento de salsa de tomate………………………………………………………………………..
83
3.2
SELECCIÓN DE EQUIPOS Y DISPOSITIVOS DEL SISTEMA DE CONTROL Y MONITOREO PARA EL PROCESAMIENTO DE SALSA DE TOMATE…………………………………………....………...
93
3.2.1 Selección de sensores…………………………………..………………. 93
3.2.1.1 Sensor de temperatura……………………..………………………...…… 93
3.2.1.2 Sensor de nivel…………………………….…………………..………….. 94
3.2.1.3 Sensor infrarrojo……………………………………………………………. 95
3.2.2 Selección de actuadores………………..……………………………..….. 96
3.2.2.1 Alarma audiovisual...…………………………………...………………... 96
3.2.2.2 Electroválvula……………………………………………..……………….. 98
3.2.2.3 Foco ultravioleta……………………………………………...................... 99
3.2.2.4 PC……………………………………………………………………………. 100
3.2.2.5 Relé de estado sólido…………………………………..…………………. 101
3.2.2.6 Contactor de estado sólido ……………………………………..………... 102
3.2.3. Unidad de control……………………………..…………………………… 103
3.2.3.1 PLC SIMATIC S7-200……………………….………………...………….. 103
vi
3.3 DISEÑO CIRCUITAL DEL SISTEMA DE CONTROL Y MONITOREO……………………………………………………………….
DIS
106
3.3.1 Medición y ubicación de la planta………………………………………... 106
3.3.2 Hardware del sistema de control y monitoreo…………………………... 107
3.3.2.1 Designación de entradas y salidas de la unidad central y de las unidades remotas…………………………………………………………..
108
3.3.2.2 Descripción del Hardware del modelo circuital…………………………. 108
3.4 FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SISTEMA CON EL CIRCUITO INTEGRADO………………………………………………………………..
DIS110
3.4.1 Software de control y monitoreo…………………..……………………... 110
3.4.1.1 Software de control de la producción de tomate……………………….. 112
3.5 DESARROLLO DEL SISTEMA DE POTENCIA Y PROTECCIÓN ELÉCTRICA………………………………………………………………...
DIS115
3.5.1 Distribución de Energía……………………………………………………. 115
3.5.2 Equipos de respaldo……………………………………………………….. 117
3.5.2.1 Sistema de puesta a tierra………………………………………………… 117
3.5.2.2 Medida de resistencia de la tierra………………………………………... 118
3.5.2.3 Cálculo de materiales de puesta a tierra…………………………..……. 119
3.5.2.4 Calculo de resistencia de la tierra………………………...……………… 120
3.5.2.5 Sistema de protección de los equipos……….………………………….. 121
CAPÍTULO 4 EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA………… 123
4.1 EVALUACIÓN TÉCNICA……………………….………………………… 124
4.2 EVALUACIÓN ECONÓMICA…………………………………………….. 125
vii
4.2.1.1 Sistema de Sensores (Código 100)……………………………………… 125
4.2.1.2 Sistema de Actuadores (Código 200)………….………………………… 126
4.2.1.3 Sistema de Control (Código 300)………………………………………… 126
4.2.1.4 Sistema de Aterramiento (Código 400)………..………………………… 127
4.2.1.5 Equipos (Código 500)………………………….………………………….. 128
4.2.1.6 Otros componentes (Código 600)…...…………………………………… 129
4.2.1.7 Codificación de herramientas menores (Código 700)………………… 129
4.2.2 Inversión Diferida…………………………………………...……………… 130
4.2.3 Capital de Trabajo……………………..……….………………………….. 131
4.2.3.1 Requerimiento de personal…………………………………….………… 131
4.2.3.2 Requerimientos de Servicios básicos…………………………………… 132
4.2.3.3 Requerimientos de materiales de Mantenimiento y Limpieza…..……. 133
4.2.4 Inversión Total del Proyecto………….…………………...……………… 133
4.2.5 Depreciación a lo largo del Proyecto……….……………..…………….. 135
4.2.6 Ingresos del Proyecto…………………………..……………….………… 136
4.2.7 Flujo de Caja………………………………………….………………….… 137
4.2.8 Relación Beneficio/Costo (B/C)………………………..…………..…….. 138
4.2.8.1 Cálculo del Coeficiente Beneficio/Costo (B/C)………………………… 138
4.2.8.2 Análisis de los resultados obtenidos……….………………………….. 138
CAPÍTULO 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……… 139
5.1 CONCLUSIONES…………………….………….………………………… 140
5.2 RECOMENDACIONES……..…………………………………………….. 140
viii
BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………….……………… 141
GLOSARIO DE TERMINÓS....…………..………………………..………....…...…… 144
ANEXOS…………………………………………………………………………………. 146
ÌNDICE DE CUADROS
Pág.
CUADRO 1.1 Objetivos específicos y acciones de investigación……..……… 6
CUADRO 2.1 Contenido fundamentación teórica……………………………… 11
CUADRO 2.2 Valores de color (a/b y L) en variedades de tomate para industria de distinto ciclo…………………………………………..
13
CUADRO 2.3 º Brix en variedades de tomate para industria de distinto ciclo 14
CUADRO 2.4 Valores de pH en variedades de tomate para industria de distinto ciclo………………………………………………………….
15
CUADRO 2.5 Valores de Consistencia Bostwick (cm/30 s)……………………. 17
CUADRO 2.6 Contenido en licopeno en jugo de variedades de tomate……… 19
CUADRO 2.7 Parámetros generales para la línea de producción de salsa de tomate……………………………………………...…………………
21
CUADRO 2.8 Descripción de bloques y etapas del GRAFCET………...……… 60
ix
CUADRO 3.1 Características técnicas de la lavadora………………………..… 75
CUADRO 3.2 Características técnicas del molino de martillo………….………. 76
CUADRO 3.3 Características técnicas de la despulpadora…………………….. 77
CUADRO 3.4 Características técnicas de la concentradora……...…..………... 78
CUADRO 3.5 Características técnicas de la embotelladora...……………….… 79
CUADRO 3.6 Características técnicas de la esterilizadora…………………….. 80
CUADRO 3.7 Características de la consistencia de salsa de tomate……….... 83
CUADRO 3.8 Diagrama de tiempo del sistema propuesto……………….…..… 92
CUADRO 3.9 Características específicas de los sensores de temperatura..… 93
CUADRO 3.10 Características específicas de los sensores de nivel……..……. 94
CUADRO 3.11 Características específicas de los sensores infrarrojos………... 95
CUADRO 3.12 Características específicas de las alarmas audiovisuales…….. 96
CUADRO 3.13 Características específicas de las electroválvulas……………… 98
CUADRO 3.14 Características específicas de los focos ultravioletas………..… 99
CUADRO 3.15 Características específicas de las diferentes PC……………….. 100
CUADRO 3.16 Características específicas de las unidades controladoras……. 103
CUADRO 3.17 Descripción de dispositivos del Layout…………………………… 109
CUADRO 3.18 Listado de dispositivos Sensores…………………………………. 115
CUADRO 3.19 Listado de Actuadores…………………………………….……….. 116
CUADRO 4.1 Codificación por ítems de la inversión Fija……………...……..… 125
CUADRO 4.2 Codificación de Sensores……………………….…………………. 126
CUADRO 4.3 Codificación de Actuadores…………………….…………………. 126
x
xi
ÌNDICE DE FIGURAS
Pág.
FIGURA 1.1 Cultivo de tomate en campo abierto y en invernadero.……..… 1
FIGURA 1.2 Diagrama de Ishikawa………………………………………..…… 3
FIGURA 1.3 Ubicación geográfica de la empresa Gonzales……………...… 9
FIGURA 2.1 Salsa de Tomate………………………………………………..…. 12
FIGURA 2.2 Colorímetro con muestra de jugo de tomate…………………… 12
FIGURA 2.3 Refractómetro midiendo los º Brix del jugo de tomate………… 13
FIGURA 2.4 pHmetro midiendo una muestra de jugo de tomate…………… 15
FIGURA 2.5 ConsistómetroBostwick………………………………………….. 16
FIGURA 2.6 Test de Blotter………………………………….………………….. 17
FIGURA 2.7 Equipo de cromatografía líquida de alta resolución…………… 18
FIGURA 2.8 Contaminación microbiológica del tomate………………….…... 19
FIGURA 2.9 Cromatógrafo de gases…………………………………………... 20
xii
FIGURA 2.10 Producto kris kétchup……………………………………………... 22
FIGURA 2.11 Campo de cultivo en invernadero………………………………. 24
FIGURA 2.16 Proceso general de salsa de tomate……………………………. 30
FIGURA 2.26 Esquema de la Unidad de Control………………………………. 40
FIGURA 2.27 Esquema de la unidad de memoria……………………………... 40
FIGURA 2.40 Estructura del Sistema de Control………………………..………. 50
FIGURA 2.59 Aterramiento……………………………………………………….. 64
FIGURA 2.60 Barra de Tierra…………………………………………………….. 65
FIGURA 2.61 Protectores de Línea……………………………………………… 65
FIGURA 3.1 Proceso actual de la salsa de tomate en la empresa Gonzales……………………………………………………………
70
FIGURA 3.2 Flujograma general de funcionamiento…………………………. 71
FIGURA 3.3 Flujograma general de funcionamiento…………………………. 72
FIGURA 3.4 Flujograma general de funcionamiento…………………………... 73
FIGURA 3.5 Tomates para la elaboración………………………………………. 74
FIGURA 3.6 Pesaje de tomates en recipientes………………………………… 74
FIGURA 3.7 Máquina lavadora marca JIMEI………………………..………….. 75
FIGURA 3.8 Molino de martillo marca JOSOKAWA………………………...…. 76
1
2
CAPÍTULO 1. GENERALIDADES
CAPÍTULO 1 GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIÓN
El ser humano siempre ha buscado la creación de herramientas y máquinas que le faciliten la realización de tareas
peligrosas, pesadas y repetitivas. En los últimos tiempos, la aparición de máquinas altamente sofisticadas ha dado lugar a
un gran desarrollo del campo de la automatización y el control de las tareas, aplicado ya en muchas máquinas que se
manejan diariamente. A esto le llamamos automatización, el cual consiste en el uso de sistemas o elementos
computarizados capaces de controlar maquinarias o procesos industriales substituyendo así a operadores humanos.
De esta manera con ayuda de la automatización se puede supervisar y controlar las operaciones de plantas o procesos
industriales en cualquier área determinada. Muchos existen, entre ellos el control industrial de procesos alimenticios el
cual se basa en el procesamiento de alimentos primarios, tales como frutas y vegetales.
3
1.2 ANTECEDENTES
Actualmente la Empresa Gonzales se encuentra en Mairana, una localidad del departamento de Santa Cruz a 1.670
m.s.n.m. en la tercera Sección Municipal de la Provincia Florida, que se caracteriza por la actividad productiva de
hortalizas y frutas en grandes cantidades, con tecnología rústica y de monocultivo.
En esta población se cultiva principalmente en campo abierto y una pequeña porción en invernadero como se muestra en
la figura1.1:
FIGURA 1.1: Cultivo de tomate en campo abierto y en invernadero.
Fuente: Gerencia Administrativa de la Empresa Gonzales.
Este producto, al ser una fuente de ingresos favorable, ha incentivado a muchos productores al cultivo y venta del
producto en su estado fresco y otros en estado industrializado, entre ellos la salsa de tomate, que es un concentrado
de tomate que posee una textura final en forma de pasta color rojo.
Entre estas, se encuentra La Empresa “Gonzales”, recientemente dedicada a la producción de tomates frescos y su
derivado como la Salsa de tomate recientemente.
4
El proceso empleado por la Empresa tiene las siguientes etapas:
Recepción de Materia Prima y Material de Empaque.
Preparación del Producto.
Envasado.
Agotamiento del recipiente.
Cerrado.
Tratamiento térmico/esterilización.
Enfriamiento del recipiente y de su contenido.
Etiquetado.
Es indispensable buscar alternativas tecnológicas para aumentar la rentabilidad y la calidad del producto de la Empresa
procesadora de Salsa de Tomate “Gonzales”.
Actualmente, el control de los equipos y dispositivos en el procesamiento de la salsa de tomates en forma manual, es
decir, no se encuentra automatizada, tampoco existe el monitoreo centralizado de la producción; por lo tanto el presente
proyecto de grado pretende controlar los parámetros para mejorar la producción en cantidad y calidad de salsa de
tomate, desde una sala centralizada, esto con el fin de optimizar el proceso, modernizando sus etapas hasta el enlatado
final (Almacenaje).
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
5
ASPECTOS
TECNOLOGICOS
Carencia de un sistema automatizado
RECURSOS HUMANOS
Falta de personal
Capacitado.
Trabajo manual con permanente riesgo de
control
Equipos de pelado
Procedimiento de control manual
ASPECTOS OPERATIVOS
PRODUCCION INEFICIENTE E IRREGULAR DE
SALSA DE
TOMATE
Uso mínimo de equipos
para mayor producción
1.3.1 Identificación del Problema
En la Empresa “Gonzales”, la producción se ha dejado a merced de métodos manuales en las diferentes etapas del
proceso, reduciendo la cantidad y calidad del producto terminado para su consumo posterior.
1.3.2Análisis Causa - Efecto
En la figura 2.1 se muestra el Diagrama de Causa-Efecto (Diagrama de Ishikawa), en las que se puede observar las
variables a seguir.
FIGURA 1.2: Diagrama de Ishikawa Elaboración: Propia
1.3.3Formulación del Problema
¿De qué manera se puede
optimizar la producción más
eficiente y segura de salsa de
tomate en la Empresa “Gonzales”?
1.4 OBJETIVOS
6
1.4.1 Objetivo General
Diseñar un sistema de control y monitoreo electrónico del proceso de elaboración de salsa de tomate para la empresa
“Gonzales”, en la localidad de Mairana - Santa Cruz
1.4.2 Objetivos Específicos
Analizar el proceso de la producción de salsa de tomate para determinar las características de las etapas de
producción.
Determinar los equipos y dispositivos mecánicos, electrónicos de control y monitoreo para el diseño del sistema.
Establecer los algoritmos funcionales entre variables de entrada y salida para diseñar el sistema de control y
monitoreo del proceso de producción de salsa de tomate.
Efectuar la Evaluación Técnica y Económica del proyecto para determinar la viabilidad del proyecto.
1.4.3 Acciones de la Investigación
CUADRO 1.1: Objetivos específicos y acciones de investigación
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ACCIONES
Analizar el proceso de la producción de salsa de tomate para determinar las características de las etapas de producción.
Estudiar las características generales y técnicas de la planta procesadora de salsa de tomate “Gonzales”.
7
Determinar los equipos y dispositivos mecánicos, electrónicos de control y monitoreo para el diseño del sistema.
Seleccionar los dispositivos y componentes que se encuentren en función de sus características aplicables.
Realización del circuito de control y monitoreo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ACCIONES
Establecer los algoritmos funcionales entre variables de entrada y salida para diseñar el sistema de control y monitoreo del proceso de producción de salsa de tomate.
Realizar los algoritmos de los programas de control.
Programar los equipos de control y monitoreo partiendo del software del fabricante.
Simular el sistema de control y monitoreo.
Efectuar la Evaluación Técnica y Económica del proyecto para determinar la viabilidad del proyecto.
Evaluar el hardware y software técnicamente.
Verificar la validez de los componentes en el mercado local.
8
Realizar el cálculo de los indicadores económicos del proyecto.
Elaboración: Propia.
1.5 JUSTIFICACIÓN
1.5.1 Justificación Técnica
El presente proyecto de grado se justifica técnicamente por que el grado de avance tecnológico en módulos y
componentes que existen en el mercado local permite su realización.
1.5.2 Justificación Social
El sistema propuesto se justifica socialmente porque al aumentar la producción de salsa de tomate, permitirá también que
la empresa trabaje en conjunto con habitantes de la zona, ya sea para su distribución, comercialización y/o consumo
respectivo dentro de la localidad o fuera de ella, permitiendo lograr beneficios yasea para la misma empresa como
también para los habitantes de la zona realizando trabajos con mayor seguridad.
1.5.3 Justificación Económica
El proyecto se justifica económicamente porque al lograr mejorar en cantidad y calidad del producto también se logrará
mejorar los ingresos tanto de la empresa como de los proveedores locales de materia prima.
1.6 LÍMITES
9
1.6.1 Límites del proyecto
Este proyecto utilizará sensores de temperatura, presión, nivel, humedad, que acondicionarán a los actuadores del
sistema por medio de las unidades controladoras.
1.7 ALCANCE
1.7.1 Alcance Temático
Por las características del Proyecto, se tomarán en cuenta los conocimientos de:
Áreas de sistema de control (control de procesos, autómatas programables).
Sistemas de Unidades Controladoras.
Sistemas de Computación.
Electrónica industrial (motores, válvulas solenoides, sensores).
1.7.2 Alcance Geográfico
El proyecto se llevará a cabo en la planta procesadora de salsa de tomate “Gonzales” que se encuentra ubicada en la
3era. Sección Municipal del Departamento de Santa Cruz, en la localidad de Mairana. Como se observa en la figura 1.3:
10
11
FIGURA 1.3: Ubicación geográfica de la empresa Gonzales.
Fuente: Atlas y Google Earth.
1.7.3 Alcance Temporal
El presente proyecto se llevara a cabo en un año académico de acuerdo al calendario académico de la Escuela Militar de
Ingeniería, teniendo una validez en tiempo útil de 5 años debido al rápido avance tecnológico de la electrónica.
12
CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO
13
2.1 CARACTERÍSTICAS DE LA PRODUCCION DE SALSA DE TOMATE.
2.1.1 Principales controles en el tomate para industria
2.1.1.1 Color
El color en el tomate es una característica de calidad extremadamente importante, ya que determina la madurez y vida
post cosecha, y es el factor determinante en cuanto a la aceptabilidad por parte del consumidor (Cenzano, 2001).
FIGURA 2.1: Salsa de Tomate.
Fuente: (www-01).
Este parámetro se evalúa de modo objetivo mediante un equipo llamado colorímetro, que sitúa el color en el espacio
mediante la definición tres coordenadas como se observa en la figura 2.2: L luminosidad; a, contribución del rojo y b,
contribución al amarillo. Los valores habituales para un tomate de calidad sitúan la relación a/b entre 2,2 y 2,5 y para L
entre 25 y 28.
14
FIGURA 2.2: Colorímetro con muestra de jugo de tomate. Fuente: CENZANO, 2001.
2.1.1.2 Contenido en sólidos solubles
Ambos índices informan sobre la cantidad de sólidos del fruto de tomate y están correlacionados (Cenzano, 2001). A nivel
práctico se utiliza normalmente el contenido en sólidos solubles conocido como º Brix, por ser más fácil de determinar
analíticamente mediante el equipo denominado refractómetro como se observa en la figura 2.3:
15
FIGURA 2.3: Refractómetro midiendo los º Brix del jugo de Tomate. Fuente: CENZANO, 2001.
Es el índice que más influye sobre el rendimiento de la fabricación puesto que el objetivo del proceso de transformación
es aumentar la concentración en sólidos solubles hasta los límites requeridos por la legislación (puré, concentrado simple,
concentrado doble, triple concentrado, etc.)
La mayor parte de las variedades contienen entre 4,5 y 5,5º Brix, aunque, más que el carácter varietal, lo que influye
sobre el contenido en sólidos solubles son factores agrologicos, especialmente la climatología durante el período de
maduración y el riego (volumen total de agua, momento de corte de riego, etc.) que pueden hacer variar el contenido en º
Brix para frutos de una misma variedad entre 4 y 7.
2.1.1.3 pH.
16
Informa sobre la acidez del tomate. El pH del zumo se sitúa normalmenteentre 4,2 y 4,4, siendo muy raro que se superen
estos valores, lo que asegura la estabilidad microbiológica durante el procesado “ver cuadro 2.4” (Cenzano, 2001). Si en
algún caso el pH es superior, se pueden presentar problemas en el procesado, siendo necesario acidular el zumo.
Este valor de pH hace que el tomate sea un producto relativamente fácil de manejar a nivel industrial como se ve en la
figura 2.4. Su bajo pH lo hace poco atractivo a la contaminación microbiana siendo suficiente la pasterización para su
envasado tras el proceso de concentrado (Cenzano, 2001).
FIGURA 2.4: pHmetro midiendo una muestra de jugo de tomate Fuente: CENZANO, 2001.
2.1.1.4 Consistencia
Este parámetro es fundamental en el tomate concentrado para la fabricación posterior de algunos elaborados que
requieren alto espesor, especialmente el "Ketchup".
17
La viscosidad (o consistencia) es una característica inherente a la variedad de tomatey puede modificarse variando
tiempo de inactivación enzimática por calor “break” de las enzimas endógenas del tomate: metilpectinesterasa(PME) y
poligalacturonasa (PG), mediante los procesos de “Hot Break” (80-85º C) o de “Cold Break” (55-60º C) (Burgeois, 2002).
18
CUADRO 2.7: Parámetros general para la línea de producción de salsa de tomate.
Modelo 60T/D 150T/D 250T/D 500T/D 750T/D 1000T/D 1250T/D 1500T/D 2000T/D
Capacidad de
trabajo con tomates
frescos (T/D)
60 150 250 500 750 1000 1250 1500 2000
Tipo de evaporación
Evaporador
doble
efecto de
circulación
forzada al
vacío
Evaporador
doble
efecto de
circulación
forzada al
vacío
Evaporador
triple efecto
de
circulación
forzada al
vacío
Evaporador
triple efecto
de
circulación
forzada al
vacío
Evaporador
triple efecto
de
circulación
forzada al
vacío
Evaporador
triple efecto
de
circulación
forzada al
vacío
Evaporador
triple efecto
de
circulación
forzada al
vacío
Evaporador
triple efecto de
circulación
forzada al vacío
Evaporador
triple efecto de
circulación
forzada al
vacío
Requerimiento de
agua del grifo (T/H)
7.1 13.1 21.6 44.3 65.7 44.3 65.9 65.9 79.08
Instalación de
energía (KW)
83.8 151.5 412.4 636.2 955.4 1291.6 1411.1 1558.1 1869.7
Vapor requerido
(T/H)
1.665 3.87 5.22 9.14 15.01 20.2 24.62 29.15 34.98
Aire comprimido
(T/H)
66.2 66.2 66.2 72.2 72.1 72.2 72.2 72.2 86.84
Agua de
refrigeración
necesaria (T/H)
125 317 307 585 825 1075 1410 1630 1956
Fuente:CENZANO, 2001. Elaboración: Propia
19
2.1.3 Producción de la salsa de tomate en bolivia
Producir la materia prima que la industria necesita para ofrecer un producto de mejor calidad es una tarea complicada,
principalmente para productores de pequeñas fábricas dedicadas a la elaboración de salsa de tomates, una de ellas que
empezó como muchas empresas que a lo largo de los años lograron superar sus expectativas, y en estos últimos años
han duplicado susproducciones en tomates, alcanzando las 65 toneladas por hectárea (t/ha), cuando el promedio oscila
entre 30 y 35 t/ha en la mayoría de ellas (FEDHFRUT 2011).
2.1.3.1 Industrias alimenticias VENADO. S.A.
Industrias Venado S.A. fue fundada el 1 de junio de 1914. Al mes de Enero del año 2005, se ha constituido en un
complejo alimentario que representa ser el más grande de Bolivia, en razón al crecimiento y diversificación de los
productos de su fabricación para abastecer la demanda existente en el país, con la proyección de exportar a otros
mercados; en Bolivia la comercialización se efectúa por intermedio de distribuidores exclusivos en todo el territorio
nacional con precios nacionales para evitar traslados de mercaderías de un distrito a otro por la diferencia de precios que
pudiera presentarse.
2.1.3.2 Industrias alimenticias DEL VALLE S.R.L.
"Del Valle" es una empresa con marca consolidada en el mercado cochabambino y la meta es consolidarse en todo el
mercado nacional, es por eso que está presente también en las principales ciudades de Bolivia, a través de oficinas
regionales, con un equipo de ventas y personal de apoyo en dirección, mercadeo, promoción y publicidad.
20
FIGURA 2.5: Línea de productos de salsa “Del Valle”. Fuente: (www-04).
"Del Valle", se encuentra activa en busca de una relación industrial, con empresas que tengan mercado establecido para
productos alimenticios. Mediante inversiones se pretende desarrollar la producción con la calidad exigida y a precios
competentes, de esta forma garantizar la continua entrega de productos de exportación para la empresa asociada y
potencializar un crecimiento sostenido. Paralelamente, no se descartan otras opciones de venta de productos terminados
o semi-elaborados para exportación o encarar el desarrollo de nuevos productos requeridos por clientes nacionales o
extranjeros.
Productos derivados del tomate: Ketchup Normal, Ketchup Picante y Salsa a la italiana.
21
2.2 MÁQUINAS PROCESADORAS DE SALSA DE TOMATE
2.2.1Proceso general de fabricación de salsa de tomate
22
23
FIGURA 2.6: Proceso general de salsa de tomate. Fuente: (www-05).
Dentro de estos bloques de proceso se cumplen las siguientes funciones para la elaboración de salsa de tomate:
Selección de tomate de calidad.- se seleccionan manualmente para eliminar los no aptos.
Los tomates destinados a la elaboración de la salsa se seleccionan según la variedad y su estado de madurez más
adecuados.
Área de escaldado.- Extraer semillas y secar pulpa del tomate
Área de pelado.- Una vez seleccionado y escaldado el tomate, se pela mecánicamente y se reposa.
Preparación de la pulpa.- Triturar en trozos grandes y concentrar (eliminar el exceso de agua).
Después de la selección, el tomate se tritura. El puré, antes de la pasteurización, se concentra un poco para que
sea más espeso.
Integración de la jalea espesante.- o agregar especias en ello se prepara un sofrito a base de aceite de oliva virgen
extra, cebolla, ajo y hierbas aromáticas, cuando está en su punto se mezcla con el tomate triturado, se corrige de sal
y azúcar integral de caña y se cuece durante unos minutos.
Preparación final de la salsa.-Posteriormente luego de la integración de especias en la salsa, se procede a
pasteurizar y envasar.
Etiquetado y envasado.-e envasa manualmente y, seguidamente, se rellena con zumo de tomate.
Almacén del producto.- se le integra al baño María para garantizar su conservación.
24
Por lo tanto para realizar este proceso, se debe contar con maquinarias especialmente creadas para la producción de
salsa de tomate, el cual serán las siguientes: concentradora industrial, baño maría industrial, molino de martillo,
evaporador, cinta transportadora, etc.
2.3 UNIDADES ELECTRÓNICAS CONTROLADORAS
2.3.1 PLC
Un autómata programable industrial (API) o Programable Logic Controller (PLC), es un equipo electrónico, programable
en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos
secuenciales.
Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando sobre los
accionadores de la instalación.
2.3.1.1 Funciones básicas de un PLC
Reemplazar la lógica de relés para el comando de motores, máquinas, etc.
Reemplazar temporizadores y contadores electromecánicos.
Controles sencillos de LA y/o LC.
Interface computador/proceso.
Control y comando de tareas repetitivas o peligrosas.
Detección de fallas y manejo de alarmas.
Regulación de aparatos remotos.
25
2.3.1.2 Estructura
Un PLC es básicamente un computador y por lo tanto posee la estructura interna típica del mismo, conformada por tres
elementos principales, tal como se muestra en la figura 2.7:
FIGURA 2.7: Estructura de un PLC. Fuente: (www-11).
a) Unidad Central de Procesamiento (CPU)
b) Memoria
c) Unidades de entrada/salida
2.3.1.3 Lenguajes
Escalera (“ladder”).
Listado de instrucciones (mnemónicos).
Diagramas lógicos.
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Lenguajes de alto nivel (Grafcet, leng. De programación).
2.3.1.4 Módulos de expansión
Los módulos de expansión permiten ampliar el número de entradas y salidas que posee el PLC, cuando la capacidad de
éste no cumple con los requerimientos de una aplicación de automatización como se ve en la figura 2.8.
FIGURA 2.8: PLC LOGO con módulo de expansión. Fuente: (www-12).
Algunas de las características técnicas de los módulos de expansión son:
• Entradas y salidas digitales.
• Entradas y salidas análogas tipo 4 a 20 miliamperios.
• Entradas y salidas análogas tipo 0-10 voltios.
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• Expansión de memoria.
• Conexión a redes de datos industriales (buses de campo).
Cuando el PLC se encuentra conformando un conjunto con los módulos de expansión recibe el nombre de Unidad
Principal.
2.3.2 Unidad Central De Proceso (CPU).
La CPU(Central Processing Unit) es la unidad que realiza las operaciones más importantes, además de sincronizar el
funcionamiento del resto de unidades. Sus elementos principales son la unidad aritmético-lógica y la unidad de control.
FIGURA 2.9: Unidad de control. Fuente: (www-13).
2.3.2.1 Unidad Aritmético-Lógica
La ALU (Arithmetic& Logic Unit) es la unidad encargada de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético
(sumas, restas, multiplicaciones, etc.) y lógico (comparaciones, operaciones sobre el álgebra de Boole: NOT, AND, OR,
etc.). Para comunicarse con las otras unidades utiliza el bus de datos.
28
2.3.2.2 Unidad de control
La UC se encarga de administrar todos los recursos de la computadora y dirigir todas las sus actividades controlando
cada elemento y cada acción, y estableciendo la comunicación entre la ALU, la memoria principal y el resto de
componentes.
2.4 SENSORES Y ACTUADORES
2.4.1 Sensor
Un sensor es un dispositivo que está capacitado para detectar acciones o estímulos externos y responder en
consecuencia. Estos aparatos pueden transformar las magnitudes físicas o químicas en magnitudes eléctricas(Noriega,
2001).
2.4.1.2 Clasificación de los Sensores
De acuerdo a la aplicación de las señales de entrada o parámetros a medir y las señales de salida o de control existen
diferentes aplicaciones, las cuales se presentan en la figura 2.10:
29
FIGURA 2.10: Clasificación de los Tipos de Sensores. Fuente: NORIEGA, 2001. Elaboración: Propia.
2.4.1.3Según el Aporte de Energía
Los sensores se pueden dividir en modulares y generadores.
30
a) Moduladores o Activos
Casi en su totalidad, la energía de la señal de salida proviene de una fuente de energía auxiliar (por ejemplo, una fuente
de alimentación). La magnitud de entrada solamente controla (o modula) el nivel de la señal de salida como se ve en la
figura 2.30:
FIGURA 2.30: Detector resistencia de temperatura (RTD). Fuente: (www-18).
b) Sensores pasivos o auto generativos
Generan directamente una señal eléctrica en respuesta a un estímulo externo sin la necesidad de una fuente de energía
externa. Toman energía del estímulo como por ejemplo: Termocuplas, Sensores Piezoeléctricos, etc. (ver figura 2.11).
31
FIGURA 2.11: Anillos piezoeléctricos. Fuente: (www-19).
2.4.1.4Según el Tipo de Señal
a) Sensores Analógicos
En estos sensores se obtiene una salida proporcional a la señal de entrada y se clasifican en: Fotorresistencias que
varían el valor de la resistencia eléctrica de acuerdo a la intensidad de luz que les incide. Por ejemplo en la figura 2.12:
FIGURA 2.12: Sensores Analógicos. Fuente: (www-20).
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b) Sensores Digitales
Los sensores digitales simplemente nos indican si se encuentran detectando algún objeto ó no, esto es, generan un “1”
lógico si detectan o un “0” lógico si no detectan, esta información es originada por presencia de voltaje o por ausencia de
este. Dependiendo de la naturaleza, existen sensores de temperatura, presión, humedad, torque, fuerza, velocidad,
contacto, ópticos, gases, pH, imagen, etc. (Handbook testo, 2001). En la figura 2.33 se muestra un sensor digital:
FIGURA 2.13: Sensor Digital. Fuente: (www-21).
2.4.1.6Según el tipo de magnitud
Existen sensores de temperatura, presión, humedad, torque, fuerza, velocidad, contacto ópticos, gases, PH, etc. Estos
sensores se basan en la aplicación práctica de fenómenos físicos o químicos y en la utilización de materiales especiales.
2.4.2 Actuador
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Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El
actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de
control como las válvulas.
Los actuadores son dispositivos electrónicos por medio de los cuales se modifican estados de sistemas como ser
iluminación, climatización, persianas y motores entre otros.
2.4.2.1 Tipos de actuadores
Existen tres tipos de Actuadores
Hidráulicos
Neumáticos
Eléctricos
2.5 CONTROL Y MONITOREO
2.5.1 Control
Control se refiere a todos los aspectos de prueba de error. Es ciertamente importante obtener una visibilidad en tiempo
real del trabajo y materiales en progreso, y ser capaces de rastrear datos históricos, pero es todavía más importante
El control automático es el mecanismo básico mediante el cual los sistemas mecánicos, eléctricos, químicos o biológicos,
mantienen su equilibrio. Es el mantenimiento de un valor deseado dentro de una cantidad o condición, midiendo el valor
existente, comparándolo con el valor deseado y utilizando la diferencia para proceder a reducirla. En consecuencia, el
control automático exige un lazo cerrado de acción y reacción que funcione sin intervención humana. (Ogata, 2003)
2.5.2 Monitoreo
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El monitoreo se define como de conjunto de procesos que permite controlar a distancia los procesos industriales, de
forma remoto y computarizada, donde un usuario o una maquina controla los diferentes procesos que sedan en una
fábrica.
La principal función del monitoreo es la centralización del control de procesos fuera del área de control o fuera de
maquina a controlar. En el monitoreo actúan tanto las personas como las máquinas. De esta separación del control
hombre máquina, puede ver las dos diferencias claras de monitoreo, monitoreo activo o control manual.
2.5.2.1 Sistema de monitoreo - diagnostico
Elementos que lo componen:
Módulo de carga del programa.
Módulo de comunicaciones
Módulo Herramienta Supervisor- Diagnosticador basado en PC
Un ejemplo se muestra como se realiza la interface hombre maquina de un software de supervisión y control en la figura
2.14:
35
FIGURA 2.14: interfaz Hombre- Máquina. Fuente:(www-28).
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37
CAPÍTULO 3. MARCO PRÁCTICO
CAPÍTULO 3. MARCO PRÁCTICO
38
3.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL DE LA PRODUCCIÓN DE SALSA DE TOMATE,
CONTROL Y MONITOREO.
3.1.1 Diagnóstico del proceso actual de la empresa Gonzales
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40
FIGURA 3.1: Proceso actual de la salsa de tomate en la empresa. Gonzales. Fuente: Elaboración propia.
Para tener una mejor comprensión de la funcionalidad del sistema actual del diagrama de bloques de la figura 3.1. En la
figura 3.2 se dará detalle el proceso general de funcionamiento mediante diagrama de flujo:
41
42
FIGURA 3.2: Flujograma general de funcionamiento. Fuente: Elaboración propia.
43
44
FIGURA 3.3: Flujograma general de funcionamiento. Fuente: Elaboración propia.
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46
FIGURA 3.4: Flujograma general de funcionamiento. Fuente: Elaboración propia.
La descripción es la siguiente:
1. Recepción y preparación del producto: Consiste en cuantificar el tomate que entrará al proceso para determinar el
rendimiento:
FIGURA 3.5: Tomates para la elaboración. Fuente: Catálogos de la Empresa Gonzales.
Los tomates se preparan en canastillos para medir el peso de las mismas. Aproximadamente unos 100 kg como se observa
en la figura 3.5. La recepción debe hacerse en recipientes adecuados y limpios, y con ayuda de una balanza de piso como se
observa en la figura 3.6.
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FIGURA 3.6: Pesaje de tomates en recipiente. Fuente: Catálogos de la Empresa Gonzales.
2. Lavado: Los tomates se lavan con agua. Un buen lavado asegura la eliminación de la suciedad, restos de pesticidas y
microorganismos superficiales.
En la figura 3.7 se observa el modelo de máquina lavadora actual en la Empresa Gonzales.
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FIGURA 3.7: Máquina lavadora marca JIMEI. Fuente: Catálogos de la Empresa Gonzales.
3. Transportado y triturado: una vez terminado el proceso de lavado, los tomates se transportan en canastillos hasta el
molino de martillo encargado por personal de trabajo.El molino de martillo se hará cargo de la trituración de todos los
tomates en el lapso de 10 minutos para pasar luego a la siguiente etapa.
En la figura 3.8 se observa el molino de martillo actual de la Empresa Gonzales.
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FIGURA 3.8: Molino de martillo marca JOSOKAWA. Fuente: Catálogos de la Empresa Gonzales.
4. Despulpado: Se hace con un despulpador o una licuadora industrial. En el segundo caso, la pulpa se debe colar para
separar las cáscaras y semillas.
En la figura 3.9 se observa la despulpadora actual de la Empresa Gonzales.
50
FIGURA 3.9: Despulpadora marca AMS. Fuente: Catálogos de la Empresa Gonzales.
5. Concentrado: La pulpa se cocina por un tiempo de 30 minutos, a una temperatura de 95 °C, agitando suave y
constantemente. El tiempo de cocción estará determinado por la concentración final que se desee, por lo general entre 25 y
30 °Brix. En esta parte se agrega sal en una proporción del 2%, con relación al peso de la pulpa, es decir, a 100 Kg. de pasta
elaborada, se deben de agregar 2 Kg. de sal. También pueden agregarse condimentos tales como, ajo, orégano y
albahaca. En la figura 3.10 se observa la concentradora de tomate actual de la Empresa Gonzales.
51
FIGURA 3.10: Concentradora LONGQIANG. Fuente: Catálogos de la Empresa Gonzales.
6. Embotellado y tapado: El envasado se hace en frascos o botellas de vidrio. La salsa se chorrea a una temperatura
mínima de 90C. Esta empieza a llenar las botellas con salsa removiéndose internamente con un agitador de 70 rpm, para su
posterior llenado.En la figura 3.11 se observa la máquina embotelladora actual de la Empresa Gonzales.
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FIGURA 3.11: Embotelladora marca VICMAN. Fuente: Catálogos de la Empresa Gonzales.
7. Esterilizado: Se hace para eliminar los microorganismos que pudieran haber sobrevivido a las temperaturas del proceso y
así garantizar la vida útil del producto. El pasteurizado se hace calentando los envases a 95 °C por 10 minutos, esta
esterilización se realiza mediante transfusión de calor el cual consiste en depositar las botellas en la esterilizadora llena de
agua, entonces al calentar el agua, se produce un cambio de temperatura donde el concentrado de tomate se calienta
eliminando así bacterias y microorganismos vivientes.
En la figura 3.12 se observa la Máquina esterilizadora actual de la Empresa Gonzales.
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FIGURA 3.12: Esterilizadora marca CRS. Fuente: Catálogos de la Empresa Gonzales.
8. Etiquetado y almacenado: Consiste en el pegado de etiquetas, luego son almacenados dentro de un depósito fresco y
oscuro como se observa en la figura 3.13:
3.1.2.3 Consistencia de la salsa de tomate.
En la figura 3.16 se puede apreciar la consistencia que posee la salsa de tomate producida en la empresa Gonzales:
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FIGURA 3.16: Consistencia de salsa actual. Fuente: Elaboración propia. CUADRO 3.1: Características de la consistencia de salsa de tomate.
Ingredientes Cantidad (Kg) Mezcla (%)
Acido cítrico 2 1.22
Tomates 44 87.16
Azúcar 10 9.17
Sal 2 1.22
Especias 2 1.22
Total 60 100
Fuente: Catálogo de la Empresa Gonzales. Entonces por cada 100 kg de tomates obtenemos 60 kg de salsa de tomate los cuales son embotelladas en envases de
500g. Dándonos un total de 230 botellas de salsa por proceso
3.1.3 Descripción del sistema propuesto para procesamiento de salsa de tomate.
Consistencia de la salsa de tomate Acido cítrico = 1,22%
Tomates = 87,16%
Azúcar = 9,17%
Sal = 1,22%
Especias = 1,22%
55
56
FIGURA 3.13: Sistema propuesto para la elaboración de salsa de tomate. Fuente: Elaboración propia.
Para tener una mejor comprensión de la funcionalidad del diagrama de bloques se desarrolla en la figura 3.18 el
flujograma general de funcionamiento propuesto.
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FIGURA 3.14: Flujograma general de funcionamiento propuesto. Fuente: Elaboración propia.
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FIGURA 3.15: Flujograma general de funcionamiento propuesto. Fuente: Elaboración propia.
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FIGURA 3.16: Flujograma general de funcionamiento propuesto. Fuente: Elaboración propia.
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FIGURA 3.17: Flujograma general de funcionamiento propuesto. Fuente: Elaboración propia.
A continuación se verá una descripción general de cada uno de los bloques que conforman el sistema propuesto para la
elaboración de salsa de tomate:
1. Recepción y preparación del producto: Consiste en cuantificar el tomate que entrará al proceso para determinar el
rendimiento: aproximadamente 250 kg donde un sensor infrarrojo establecerá la cantidad de tomates que se utilizarán para el
proceso. Al tener el tanque lleno, el sensor se activará y mandará una señal de mando para abrir la compuerta y descargar
los tomates en la lavadora. El proceso se descarga se repetirá cada 15 minutos.
2. Lavado: La llave de paso de la lavadora contará con una electroválvula, la cual se accionará cuando esta funcione para
permitir el paso de agua. El proceso de lavado tendrá un tiempo de 60 minutos donde la lavadora posee un rotor de
centrifugado el cual gira para que los tomates desprendan la suciedad con mayor facilidad. Culminado este tiempo la
lavadora se detendrá automáticamente y la electroválvula cerrará el paso del agua.
3. Transportado: En este proceso la cinta transportadora se encargara de mover todos los tomates desde la lavadora hasta
la trituradora, reemplazando el método manual el cual consistía en transportar los tomates en canastillos. La cinta funcionará
60 minutos
4. Triturado: La trituradora se encenderá 30 segundos después de que se haya iniciado el proceso de lavado y transportado.
Los tomates serán triturados de forma continua hasta que culminen los 60 minutos. En caso de emergencia por ejemplo un
rebalse en el estanque de la trituradora, un sensor de nivel ubicado en la parte superior del estanque y una alarma
audiovisual que mostrará el proceso en estado crítico, se encargarán de detener el proceso de transportado para que de esta
forma no ingresen mas tomates en la trituradora.
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5. Despulpado: La despulpadora se encenderá 60 segundos después de que se haya iniciado el proceso de lavado y
transportado. El despulpado se inicia cuando la electroválvula se abre para recibir los tomates triturados y depositarlo en el
tanque de despulpado para realizarla etapa correspondiente. El proceso tendrá una duración de 30 minutos y mientras esto
sucede una bomba de agua eléctrica se encargara de permitir que la salsa fluya por el ducto que conecta la despulpadora y
la concentradora para que se llene este último. El tanque de la despulpadora poseerá un sensor de nivel y una alarma
audiovisual de emergencia, esto más que todo es para evitar rebalse en el tanque de despulpado, si esto sucede la
electroválvula cerrará el paso de tomate despulpado para así evitar que se siga llenado el tanque hasta que el sensor deje de
detectar la salsa para continuar el proceso.
6. Concentrado: La concentración de la salsa se inicia una vez acabada la etapa de despulpado; toda la salsa liquida se
extrae mediante una bomba de agua eléctrica, que permitirá la fluidez de esta hacia el tanque de la concentradora y una
electroválvula que supervisara la fluidez de la misma. En esta se encenderá el calefactor de la máquina y el agitador interno
de 70 rpm.
El sensor de temperatura se encargará de controlar la temperatura del tanque, lo cual si existe un alto grado de calor
sobrepasando los 95ºC, la concentradora activará una alarma audiovisual señalando que la temperatura está en estado
crítico.
Un sensor de nivel colocado en la parte superior de la concentradora evitara el llenado excesivo de salsa en el tanque.
Cuando esto suceda, inmediatamente se activará electroválvula ubicada en el ducto que conecta la concentradora con la
despulpadora. Impedirá el paso de salsa excesiva deteniendo la bomba de agua eléctrica.
El proceso tendrá un tiempo de duración de 30 minutos donde la salsa se procesará a la eliminación de bacterias dentro de
la salsa con una temperatura de 95ºC. Una vez terminado el proceso, inmediatamente se apagará el agitador de la
despulpadora y el calefactor, además de la bomba de agua de entrada y del la electroválvula.
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Posterior a eso, se enciende la bomba de agua de salida y la electroválvula que se encuentra situado entre el ducto de la
concentradora y el tanque auxiliar de salsa concentrada para permitir que toda la salsa concentrada se deposite en el tanque
auxiliar y así permitir que el proceso desde la etapa de recepción hasta la concentración se repita nuevamente.
7. Tanque auxiliar: Tendrá la función de recibir toda la salsa concentrada en la etapa de concentración y vaciarse en el
tanque de la embotelladora en el tiempo de 5 minutos. Esta etapa más que todo es para permitir que el proceso que
comienza desde la etapa de recepción hasta la concentración se repita nuevamente.
8. Embotellado: En este proceso la embotelladora contendrá dos sensores de nivel, su funcionamiento será: el sensor de
nivel bajo permitirá que la maquina embotelladora se encienda procediendo a embotellar la salsa. El sensor de nivel alto
supervisará el estado de funcionamiento de la motobomba y la electroválvula, cuando este se encuentre activo entonces
detendrá la motobomba y la electroválvula se cerrará para evitar que el tanque de la embotelladora rebalse. El proceso
finalizará cuando e sensor de nivel bajo ya no detecte la presencia de salsa en el tanque.
9. Tapado: En el proceso de tapado contará con 2 sensores infrarrojos donde: el primer sensor ubicado en la parte inicial de
la cinta transportadora, encenderá la máquina que transportará las botellas y el segundo sensor ubicado en la parte central
de la tapadora se encargará de tapar las botellas activando el pistón de tapado.
El proceso finalizará cuando el sensor infrarrojo de la tapadora al no detectar más botellas que tapar, iniciara el conteo de 15
segundos de espera, pasado este tiempo automáticamente finalizará la etapa de tapado.
10. Esterilizado: En esta etapa, todas las botellas que fueron tapadas se dirigirán hacia la esterilizadora. Para que se inicie
el proceso de 3 minutos de duración, el sensor de presencia ubicado en la tapadora activara un conteo de auto apagado de
15 segundos, esto es para indicar que todas las botellas fueron ya tapadas. Pasado este tiempo se procederá a activar las
lámparas ultravioletas en el recipiente de la esterilizadora que proporcionarán una eliminación con mayor poder germicida.
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Esto se debe a que la mayoría de las bacterias vivientes en alimentos naturales son vulnerables a la radiación ultravioleta en
un tiempo determinado “3 minutos”, lo cual este método reemplaza a la función anterior de eliminación por transferencia de
calor mediante agua. El proceso se repetirá 3 veces cada 8 minutos. Al finalizar los 3 últimos minutos, se encenderá una
alarma audiovisual que indicará la finalización de la etapa de esterilizado.
11. Etiquetado y almacenado: Consiste en el pegado de etiquetas. Se la realiza con un etiquetador manual portable. El
producto se coloca en cajas de cartón, y estas cajas se almacenan en un lugar fresco, seco y oscuro, hasta su distribución.
El proceso total tendrá un tiempo de 2 horas de elaboración de salsa.
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En el cuadro 3.2 se puede observar el sistema propuesto en base a un diagrama de tiempo que muestra los tiempos que ocupan cada
una de las etapas para la elaboración de salsa de tomate.
CUADRO 3.2: Diagrama de tiempo del sistema propuesto.
Elaboración: Propia.
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3.2 SELECCIÓN DE EQUIPOS Y DISPOSITIVOS DEL SISTEMA DE CONTROL Y MONITOREO
PARA EL PROCESAMIENTO DE SALSA DE TOMATE
3.2.1 Selección de sensores
Los sensores que se seleccionarán tendrán las características técnicas acorde a la operatividad del sistema.
3.2.1.1 Sensor de Temperatura
En el cuadro 3.3 se puede observar las características específicas de las 3 alternativas
CUADRO 3.3: Características específicas de los sensores de temperatura.
Características Alternativa 1 Alternativa2
Procedencia EUROPEA USA
Marca MANYYEAR BAO
Modelo / Tipo Termopar Sensor NTC
Gama de temperatura 80 - 150ºC 50 - 150ºC
Tensión Vcc. 24 24
Potencia W. 30 30
Entrada/ Salida Análoga/Digital Análoga /Análoga
Precisión 0.5ºC 1ºC
Dimensiones 70x70x50mm 90x80x55mm
Stop de pantalla Display -
Elaboración: Propia.
Se seleccionó el dispositivo de la alternativa 1 debido al siguiente criterio y necesidades:
70
Como el proyecto se enfoca en procesos industriales los termopares son ideales para este tipo de control de
temperaturas
La temperatura a controlar en la etapa de concentración es de 95ºC y su precisión debe es de 0.5ºC, mucho más
cercano a la temperatura.
Posee un Display de salida que permite visualizar la condición de temperatura a la que se encuentra sometida.
Tipo de entrada análogo/digital.
Tensión de alimentación de 24 Vcc, compatible con el PLC.
El sensor de temperatura a utilizar se muestra en la figura 3.22:
FIGURA 3.22: Sensor de temperatura Marca MANYYEAR. Fuente: Catálogo MANYYEAR.
3.2.1.2 Sensor de nivel
En el cuadro 3.4 se puede observar las características específicas de las 2 alternativas de sensores de nivel:
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CUADRO 3.4: Características específicas de los sensores de nivel.
Características Alternativa 1 Alternativa 2
Procedencia U.S.A EUROPEA
Marca VIGNOLA MANYYEAR
Modelo / Tipo Sensor de nivel Sensor de nivel
Temperatura máx. 150ºC 200ºC
Tensión Vcc. 24 24
Nivel de Viscosidad cps 100.000 50.000
Presión máxima 15 Bar 15 Bar
Material Acero inoxidable Acero inoxidable
Dimensiones 100x60x40mm 90x50x45mm
Elaboración: Propia.
Se seleccionó el dispositivo de la alternativa 1 debido al siguiente criterio:
Sensor con capacidad de sumergirse dentro de tanques y detectar sustancias viscosas debido a su material de
acero inoxidable y soportar temperaturas de hasta 150ºC.
Nivel de sensibilidad de material viscoso a unos 100.000 cps (Centipoise)
Dimensiones de mayor tamaño lo que le provee robustez ante temperaturas altas.
Tensión de alimentación de 24Vcc, compatible con el PLC.
El sensor de nivel a utilizar se muestra en la figura 3.23:
72
FIGURA 3.23: Sensor de nivel marca VIGNOLA. Fuente: Catálogo VIGNOLA.
3.2.1.3 Sensor infrarrojo
En el cuadro 3.5 se puede observar las características específicas de las 2 alternativas de sensores infrarrojos:
CUADRO 3.5: Características específicas de los sensores infrarrojos
Características Alternativa 1 Alternativa 2
Procedencia USA USA
Marca SHOTEC OEM/COWELL
Modelo / Tipo Sensor infrarrojo Sensor infrarrojo
Tensión Vcc. 5 a 24 5 a 24
Material Plástico Plástico
Amperaje 2 3
Distancia de inducción 300mm 400mm
Dimensiones 29.5 x 13 x 21.6 mm 80 x 60 x 30 mm
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Elaboración: Propia. Se seleccionó el dispositivo de la alternativa 1 debido al siguiente criterio:
Distancia de inducción de 300mm (30cm), necesario para controlar el paso de botellas con salsa.
Dimensiones de menor tamaño de medidas 29.5x13x21.6 mm. Lo cual ocupará menos espacio para su instalación.
Mayor resistencia al consumo de amperaje.
Tensión de alimentación de 24Vcc, compatible con el PLC.
El sensor infrarrojo a utilizar se muestra en la figura 3.24:
FIGURA 3.24: Sensor infrarrojo SHOTEC. Fuente: Catalogo SHOTEC.
3.2.2 Selección de Actuadores
3.2.2.1 Alarma Audiovisual
74
En el cuadro 3.6 se puede observar las características específicas de las 2 alternativas de alarmas:
CUADRO 3.6: Características específicas de las alarmas audiovisuales.
Características Alternativa 1 Alternativa 2
Procedencia CHINA CHINA
Marca WENK De Oriente
Tipo Alarma Alarma audiovisual
Fuente de energía Dc12v, o 24v ac220v Dc12v, o 24v ac220v
Volumen de alarma 80db 100db
CUADRO 3.6: Características específicas de las alarmas audiovisuales
Características Alternativa 1 Alternativa 2
Intensidad de luz 1 cd x 5cm 2 cd x 10cm
Tipo de sonido zumbido zumbido
Corriente de trabajo 50 ma 50 ma
Temperatura ambiente 0 – 100ºC 0-100ºC
Peso 1kg 0.5kg
Tamaño 50x120mm 38x95mm
Elaboración: Propia. Se seleccionó el dispositivo de la alternativa 2 debido al siguiente criterio:
La alarma además de enviar una señal de zumbido envía una señal de visualización de alarma facilitando que en
las instalaciones sea observado.
El volumen alcanza una potencia de 100db, ideal para que toda la instalación sea escuchada.
La intensidad de luz llega a las 2 candelas (cd) por 10cm.
Posee un peso menor al de la alternativa 1 que es de 0.5Kg de diferencia.
75
El tamaño llega a los 38x95mm ocupando menos espacio para su instalación.
Tensión de alimentación de 24Vcc, compatible con el PLC.
La alarma audiovisual a utilizar se muestra en la figura 3.25:
FIGURA 3.25: Alarma audivisual De Oriente. Fuente: Catálogo de Oriente.
3.2.2.2 Electroválvula
En el cuadro 3.7 se puede observar las características específicas de las 2 alternativas de electroválvulas:
CUADRO 3.17: Características específicas de las electroválvulas.
Características Alternativa 1 Alternativa 2
Procedencia Texas USA
Marca BRAY ELCVA
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Modelo / Tipo Válvula de globo Válvula mariposa
Material Aluminio Cobre
Presión máxima 300 bar 300 bar
Potencia W 500 500
Tensión Vcc. 24 24
Peso 800g 500g
Diámetro de puerto 100x100mm 90x90mm
Elaboración: Propia. Se seleccionó el dispositivo de la alternativa 1 debido al siguiente criterio:
Capacidad máxima de 300 bares, ideal para resistir presión de fluidos líquidos viscosos.
Posee un peso de 800g, más pesado debido al material que lo compone.
El diámetro del puerto es de 100x100mm, ideal para permitir el paso de sustancias liquidas y viscosas de tomate.
La electroválvula a utilizar se puede observar en la figura 3.26:
FIGURA 3.26: Electroválvula
77
marca BRAY. Fuente: Catálogo BRAY.
3.2.2.3 Foco ultravioleta
En el cuadro 3.8 se puede observar las características específicas de las 2 alternativas de focos ultravioletas:
CUADRO 3.8: Características específicas de los focos ultravioletas.
Características Alternativa 1 Alternativa 2
Procedencia EUROPEA USA
Marca ORTEC MAXW
Modelo / Tipo Foco UV Foco UV
Potencia W 1000 4000
Tensión Vac. 220 220
Material Cuarzo Vidrio
Amperaje 2A 1ª
Eficiencia luminosa 20 lm/W 10 lm/W
Longitud 300mm 300mm
Elaboración: Propia. Se seleccionó el dispositivo de la alternativa 1 debido al siguiente criterio:
Permite una esterilización o eliminación de bacterias sobrevivientes de manera más segura, efectiva y rápida para
todo tipos de alimentos con tratamientos industriales.
Mayor resistencia de amperaje que soporta los 2A.
El cuarzo emite un 30 % de luz más blanca y brillante permitiendo que el proceso de esterilizado sea mucho más
rápido.
Poco consumo de potencia que oscila en los 1000W.
La lámpara ultravioleta a utilizar se puede observar en la figura 3.27:
78
. FIGURA 3.27: Foco ultravioleta ORTEC. Fuente: Catálogo ORTEC.
3.2.3 Unidad de Control
Es importante saber qué tipo de unidad controladora se debe utilizar para controlar procesos industriales, en este caso,
para la elaboración de salsa de tomate.
Es por ello que se realizo la selección de las siguientes alternativas, como se muestra en el cuadro 3.9:
CUADRO 3.9: Características específicas de las unidades controladoras.
Características Alternativa 1 Alternativa 2
Marca S7-200 ARRAY
Modelo / Tipo CPU 266 AF_20 MR
Tensión Vac. 24Vcc/240Vac 24Vcc/240Vac
Memoria de programa 4096 palabras 2048 palabras
Tamaño 190 mm x 80 mm x 62 mm 126 mm x 90mm x 58mm
Tipo de E/S Análogo/Digital Análogo/Digital
E/S físicas 24 E/ 16 S 12 E / 8 S
Unidad remota máx. 7 5
79
Pantalla - Display
Reloj de tiempo real Si Si
Puerto de comunicación USB –RS 485 RS232 –RS 485
Memoria EEPROM EEPROM
Elaboración: Propia. 3.2.3.1 PLC SIMATIC S7-200
Se ha escogido el autómata programable o controlador lógico SIMATIC S7-200 modelo CPU 226 con respecto al PLC
ARRAY LOGIC para la realización de este proyecto ya que presenta las siguientes necesidades:
El PLC SIMATIC S7 200 es una marca conocida y muy utilizada por su verticalidad y facilidad.
Es un PLC de uso netamente industrial.
Consta de 24 entradas y 16 salidas físicas el modelo CPU 226 con una ampliación de hasta 7 unidades remotas.
Opera con 256 relés internos
Conexión a E/S analógicas y digitales.
Comunicación por puerto estándar RS-485 adaptado a USB lo cual le provee una velocidad de transferencia de datos
comprendida entre 1,2 y 187,5 kbits/s.
Conexión a Industrial Ethernet vía módulo dedicado con conexión a internet mediante módulo correspondiente
Pequeño y compacto, ideal para aplicaciones de donde se cuenta con reducido espacio.
Extensa funcionalidad básica uniforme en todos los tipos de CPU
Alta capacidad de memoria
Extraordinaria respuesta en tiempo real; la posibilidad de dominar en cualquier instante todo el proceso permite
aumentar la calidad, la eficiencia y la seguridad
80
Manejo simplificado gracias a software de fácil uso STEP7-Micro/WIN, ideal tanto para novados como para expertos.
Posee Software de paquete: el STEP 7-Micro/WIN con librería Add-on Micro/WIN
Una gama de sistema que convente, para un dimensionamiento exactamente adaptado a la aplicación y resuelto de
forma óptima.
El PLC ARRAY también puede ser utilizado de la misma manera que el PLC ARRAY, la desventaja seria que se
necesitaría un modulo de expansión ya que el proyecto consta de 12 actuadores, lo cual implicaría un gasto extra al
adquirir el modulo de expansión.
Gracias a su diseño compacto, su capacidad de ampliación, su bajo costo y su amplio juego de operaciones, los Micro-
PLCs S7-200 son especialmente apropiados para solucionar tareas de automatización sencillas. Además, los diversos
tamaños y fuentes de alimentación de las CPUs ofrecen la flexibilidad necesaria para solucionar las tareas de
automatización.
En la figura 3.31 se puede observar la imagen del PLC
81
FIGURA 3.10: PLC S7-200 Fuente: http://www.siemens.com/s7-200.
Además es un equipo autónomo compacto que incorpora una unidad central de procesamiento (CPU), una fuente de
alimentación, así como entradas y salidas digitales donde:
La CPU ejecuta el programa y almacena los datos para la tarea de automatización o el proceso.
El sistema se controla mediante entradas y salidas digitales (E/S). Las entradas vigilan las señales de los dispositivos
de campo (p.ej. sensores e interruptores), mientras que las salidas supervisan las bombas, motores u otros aparatos
del proceso.
La fuente de alimentación suministra corriente a la CPU y a los módulos de ampliación conectados.
El (los) puerto(s) de comunicación permite(n) conectar la CPU a una unidad de programación a otros dispositivos que
intervengan en el proceso.
82
Los diodos luminosos indican el modo de operación de la CPU (RUN o STOP), el estado de las entradas y salidas
físicas, así como los posibles fallos del sistema que se hayan detectado.
83
3.3 DISEÑO CIRCUITAL DEL SISTEMA DE CONTROL Y MONITOREO
3.3.1 Medición y ubicación de la planta
Para el diseño del circuito del sistema primero se establecerá la ubicación de los equipos en determinados lugares con sus
respectivas mediciones como se observa en la figura 3.32:
FIGURA 3.11: Distribución de espacio de la planta propuesta. Fuente: Elaboración propia.
84
3.3.2 Hardware del sistema de control y monitoreo
En la figura 3.12 se establecerá las conexiones de los equipos con la unidad controladora, la PC y su fuente de alimentación:
FIGURA 3.12: Layout del sistema de control. Fuente: Elaboración propia.
85
3.3.2.1 Designación de entradas y salidas de la Unidad Central y de las Unidades Remotas:
En los cuadros se observa las entradas y salidas del PLC S7-200, que comprende por su Unidad central y sus unidades
remotas.
Entradas:
Unidad Central
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SI6 SN7 SN8 SN9 SN10 SN11 SN12
I13 I14 I15 I16 I17 I18 I19 I20 I21 I22 I23 I24
SI1 SI2 SI3 SI4 ST5 X X X X X X X
Salidas:
Unidad Central
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8
Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16
E1 E2 E3 E4 AA1 AA2 LUV1 LUV2
3.3.2.2 Descripción del hardware del modelo circuital
En la figura 3.33 se observa el diagrama circuital de sistema donde como se encontrarán conectados y posicionados los
dispositivos tales como sensores y actuadores que fueron seleccionados con anticipación; tenemos el conjunto de la
unidad controladora que en este caso es el PLC S7-200, en sus entradas que son una variedades de sensores que en su
totalidad se ocuparán más de un unidad controladora, en sus salidas tenemos tanto dispositivos actuadores como
también las maquinarias que responden a los motores para que estos funcionen.
86
El circuito contara con 2 computadoras esto debido a que si existe alguna falla en la computadora principal, es ahí donde
entra la PC auxiliar para seguir continuando las etapas del proceso. Alimentado por una fuente de alimentación de 24 Vcc
permite que los actuadores del sistema trabajen con los relés y contactores de estados sólidos.
3.4 FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SISTEMA CON EL CIRCUITO INTEGRADO.
3.4.1 Software de control y monitoreo
Para la automatización de todos los equipos existentes dentro de un proceso es necesario tener software tanto para
controlar o medir la capacidad de algoritmos que se ajustan a los valores del proceso mantenerlos dentro de ciertos
límites y monitorear los datos de la planta en tiempo real.
Para realizar el software de control y monitoreo se utilizara los siguientes programas: En la figura 3.13 para realizar la
respectiva programación:
87
FIGURA 3.13: Ventana del Software QUICK II. Fuente: Elaboración propia.
A continuación se observará la programación en el Quick II para el control de la producción de salsa de tomate en figura
3.14:
88
FIGURA 3.14: Software de control en el QUICK II parte 1. Fuente: Elaboración propia.
89
FIGURA 3.15: Software de control en el QUICK II parte 2. Fuente: Elaboración propia.
90
91
CAPÍTULO 4. EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECÓNOMICA
92
CAPÍTULO 4: EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECÓNOMICA
4.1 EVALUACIÓN TÉCNICA
El proyecto además brinda ventajas tecnológicas a los equipos existentes dentro de la fábrica gracias a las características
de los dispositivos seleccionados los cuales poseen gran capacidad, rendimiento y durabilidad con respecto a otros
dispositivos;
Como el proyecto se enfoca en procesos industriales estos dispositivos son ideales para este tipo de control
El sensor de temperatura posee un precisión de 0.5ºC, mucho más cercano a la temperatura a controlarse.
Estos poseen entradas análogo/digital.
En lo que respecta la unidad controladora SIMATIC S7-200 modelo CPU 226 nos brinda una ventaja importante a nivel
técnico para la realización de este proyecto ya que presenta las siguientes características:
Es un PLC de uso netamente industrial.
Consta de 24 entradas y 16 salidas físicas el modelo CPU 226 con una ampliación de hasta 7 unidades remotas.
Opera con 256 relés internos
Conexión a E/S analógicas y digitales.
Comunicación por puerto estándar RS-485 adaptado a USB lo cual le provee una velocidad de transferencia de datos
comprendida entre 1,2 y 187,5 kbits/s.
Gracias a su diseño compacto, su capacidad de ampliación, su bajo costo y su amplio juego de operaciones, los Micro-
PLCs S7-200 son especialmente apropiados para solucionar tareas de automatización sencillas. Además, los diversos
93
tamaños y fuentes de alimentación de las CPUs ofrecen la flexibilidad necesaria para solucionar las tareas de
automatización.
Todo lo expuesto anteriormente hace que la producción antes de la propuesta del presente proyecto era de 11.25
toneladas mensuales si se utiliza la tecnología propuesta su producción aumentara a 45 toneladas mensuales.
4.2 EVALUACIÓN ECONÓMICA
Para determinar el costo total de la implementación, factor monetario, recursos financieros y estructuración de costos y
gastos es necesario realizar los siguientes puntos:
Inversión fija
Como su nombre indica, son todos los dispositivos y equipos que forman parte del sistema propuesto y que se adquieren
durante la etapa de instalación y/o funcionamiento del proyecto.
En el cuadro 4.1 se realiza la codificación por ítems que intervienen en el proceso de implementación del sistema.
CUADRO 4.1: Codificación por ítems de la Inversión Fija.
ÍTEM DESCRIPCIÓN
100 Sistema de Sensores
200 Sistema de Actuadores
300 Sistema de Control
400 Sistema de Aterramiento
500 Equipos
94
600 Otros Componentes
700 Herramientas Menores
Elaboración: Propia.
4.2.1.1 Sistema de Sensores (Código 100)
En el cuadro 4.2 se muestra la codificación de los respectivos sensores utilizados en el presente proyecto.
CUADRO 4.2: Codificación de Sensores
Ítem Descripción Cantidad Costo en Bs. Año 2013
Unitario Total
101 Sensor de Temperatura 2 440,50 881,00
102 Sensor de Nivel 12 485,00 5 820,00
103 Sensor Infrarrojo 6 350,20 2 101,20
TOTAL (Bs.)…………………………………………………………. 8 802,20
TOTAL ($us.)………………………………………………………… 1 264,68
Elaboración: Propia (tipo de cambio 6,96) 12/09/2013.
4.2.1.2 Sistema de Actuadores (Código 200)
95
En el cuadro 4.3 se muestra la codificación de los actuadores utilizados en el Proyecto.
CUADRO 4.3: Codificación de Actuadores
Ítem Descripción Cantidad Costo en Bs. Año 2013
Unitario Total
201 Focos ultravioletas 8 700,50 5 604,00
202 Motor 10 HP 5 3 799,70 18 998,50
203 Motor 3HP 4 2 467,10 9 868,00
204 Alarma Audiovisual 5 600,40 3 002,00
205 Electroválvula 5 521,00 2 605,80
206 Bomba de Agua Eléctrica 3 2 548,60 7 645,80
TOTAL (Bs.)…………………………………………………………. 47 724,10
TOTAL ($us.)………………………………………………………… 6 856,91
Elaboración: Propia (tipo de cambio 6,96) 12/09/13.
4.2.1.3 Sistema de Control (Código 300)
En el cuadro 4.4 se muestra la codificación de los dispositivos de control utilizados en el proyecto.
CUADRO 4.4: Sistema de control
Ítem Descripción Cantidad Costo en Bs. Año 2013
Unitario Total
301 PLC S7-200 1 3 478,00 3 478,00
96
302 Unidad de Alimentación 1 427,00 427,00
303 Computadora 2 6 698,00 13 396,00
TOTAL (Bs.)…………………………………………………………. 16 192,00
TOTAL ($us.)………………………………………………………… 2 326,44
Elaboración: Propia (tipo de cambio 6,96) 12/09/13.
4.2.4 Inversión Total del Proyecto
La inversión total del proyecto viene a ser el conjunto de la inversión diferida, con la inversión fija y el capital de trabajo, el
cual nos dará el monto exacto de dinero que necesitamos para la implementación final del proyecto a manera integral
considerando todos los aspectos posibles. El cuadro 4.5 se muestra el total del proyecto.
CUADRO 4.5: Inversión Total del Proyecto
Elaboración: Propia (tipo de cambio 6,96) 12/09/13
Descripción Costo Total
Inversión Fija Total 386 069,04
Inversión Diferida Total 34 650,00
Capital de Trabajo 214 200,00
Total de Inversión del proyecto (Bs.) 603 734,04
Total de Inversión del proyecto ($us.) 86 743,39
97
4.2.5 Depreciación a lo largo del Proyecto
La depreciación de los activos fijos y el valor de salvamento, es calculado a través de un método depreciación lineal,
como se muestra en el cuadro 4.6
CUADRO 4.6: Depreciación a lo largo del Proyecto.
Concepto Costo en $us. Año Vida
Útil
Tasa Depreciació
n Teórica
Tasa Depreciación
Neta Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año5
Total Depreciación
Saldo por Depreciación
Sensores 1 264 5 20,00% 16,00% 202 202 202 202 202 1011 252
Actuadores 6 856 5 20,00% 16,00% 1 096 1 096 1 096 1 096 1 096 5 484 1 371
Unidad de Control 2 326 5 20,00% 16,00% 372 372 372 372 372 1 860 465
Aterramiento 356 5 20,00% 16,00% 56 56 56 56 56 284 71
Equipos Industriales 39 562 10 10,00% 8,00% 3 164 3 164 3 164 3 164 3 164 15 824 23 737
Componentes Electrónicos
2 385 5 20,00% 16,00% 381 381 381 381 381 1 908 477
Herramientas Menores 76 5 20,00% 16,00% 12 12 12 12 12 60 15
Total depreciación 52 825 5 283 5 283 5 283 5 283 5 283 26 431 26 388
Fuente: Impuestos Nacionales IUE. Elaboración: Propia.
98
4.2.6 Ingresos del Proyecto
CUADRO 4.7: Producción Total del Proyecto
Producción Anual
Cantidad en Kg. 540 000,00
Elaboración: Propia.
CUADRO 4.8: Ingresos por ventas
Producción Anual
Cantidad en Bs. 600 000,00
Ganancia en $us. 86 206,00
Elaboración: Propia (tipo de cambio, 6,96).
La producción actual de salsa de tomate es de 135 toneladas anuales. Con el sistema propuesto se pretende alcanzar las
540 toneladas anuales, es decir cuadriplicar la producción dentro de la empresa Gonzales.
99
4.2.7 Flujo de Caja
El flujo de inversiones de un proyecto anualmente donde todos los ingresos que genera el proyecto son mostrados con
signo positivo y todos los egresos están mostrados con signo negativos, todos los montos están dolarizados con el tipo
de cambio 6,96. De las ganancias o pérdidas que se han obtenido en un año de funcionamiento del proyecto. A
continuación se presenta el cuadro 4.18 se muestra el estado de resultado sin financiamiento.
CUADRO 4.9: Flujo de Caja
Componentes/Años Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5
Ingresos 86 206 86 206 86 206 86 206 86 206 431 030
Costos -54 698 -54 698 -54 698 -54 698 -54 698 1 212 799
Depreciación -5 283 -5 283 -5 283 -5 283 -5 283 26 415
Flujo antes de impuestos 26 225 26 225 26 225 26 225 26 225 131 125
Impuestos (IUE 25%) -6 556 -6 556 -6 556 -6 556 -6 556 32 780
Flujo después de impuestos 19 668 19 668 19 668 19 668 19 668 98 340
Depreciación 5 283 5 283 5 283 5 283 5 283 26 415
Inversión Inicial -60 628
Valor residual 26 388
Flujo neto de fondos -60 628 24 951 24 951 24 951 24 951 24 951 26 388
B/C 2,84
TOTAL INGRESOS 483 855
TOTAL EGRESOS 170 114
Flujo Neto de Fondos 653 969
Elaboración: Propia (Tipo de cambio 6,96)12/09/13
100
101
CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
Con el análisis realizado dentro de la Empresa Gonzales se pudo observar las distintas etapas de producción que
permiten realizar el proceso de elaboración de salsa de tomate.
Se logró determinar los equipos y dispositivos mecánicos/electrónicos de control y monitoreo para el diseño del
sistema.
Se estableció los algoritmos funcionales entre variables de entrada y salida para el diseño del sistema de control y
monitoreo del proceso de producción de salsa de tomate.
Se logró efectuar la evaluación técnica y económica del proyecto que nos permitió verificar la viabilidad del proyecto.
La evaluación económica muestra la viabilidad del proyecto con el siguiente resultado: la relación beneficio/costo
(B/C) del proyecto muestra como resultado 2,84. Esto significa que se recupera el valor de la inversión y por cada
dólar invertido se tiene una utilidad de 1,84 centavos de dólar.
5.2 RECOMENDACIONES
102
Para optimizar el aprovechamiento del sistema de control propuesto se recomienda las siguientes consideraciones:
Se recomienda implementar el presente proyecto de grado para incrementar la producción.
Se debe realizar una capacitación de todo el personal que trabaje en la empresa.
El presente proyecto puede ser utilizado como un proyecto piloto para plantas productoras de salsa de tomate
siempre y cuando tenga características similares al propuesto.
BIBLIOGRAFÍA
Libros de Consulta
GRIMM / RESLER, (2000) “Diseño y manejo de PLC Tomo 1 Cap. III.
KINDERMANN, G (1998) “Aterramiento Eléctrico” 4° edición– J. M. Campagnolo, editorial SagraLuzzatto, Porto Alegre
– Brasil.
REVISTA DANFOSS, (2004) “Técnica y práctica del automatismo”.
ZEGARRA, J (2006)“4 Formas de realizar una tesis”.
PALLAS, R. etal. (2001) “SensorsConditioning”, 2da Edición. Editorial New York. USA.
NORIEGA. etal. (2001) “Sensors and SignalConditioning”, 4da Edición. Editorial New York. USA.
OGATA, K. (2003) “Ingeniería de control moderna”. 4ra Edición. Editorial Prentice Hall, Person Educación S.A. España.
TOMASI, W. (2003) “Sistemas de Comunicaciones Electrónicas” Prentice – Hall, México.
SANTOS, J. México (1982) “Técnicas de automatización Industrial”. Limusa.
103
“Alimentación en España 2000. Producción, industria, distribución y consumo”.3ª Edición, Empresa Nacional Mercasa,
(2000). Madrid, España.
BILTON, R.; Gerber, M.; Groiler, P.; Leoni, C.“The white book on antioxidant in tomatoes and tomato products and
their health benefits”. FAIRCT-97-3233. Tomato News. (2001).
BURGEOIS, C.M. y Tirilly, L.“Tecnología de las Hortalizas”. Ed. Acribia (2002).
GOULD, W. A.“Commercial production of tomatoes”, (1983).
LEONI, C.“Ilderivatiindustriali del pomodoro”. Stazionesperimentale per la industria della conserve alimentar. SSICA.
Parma (1993).
“Nuevo manual de industrias alimentarias”. A. Madrid Vicente, J. Madrid
CENZANO. Editorial AMV Ediciones, Madrid (2001).
CALVETTY AMBONI, B. 2004. Métodos eléctricos de prospección. FCAGLP. UNLP. Inéd.La Plata. (2005).
Páginas WEB
(www-01).[http://turnkey.taiwantrade.com.] (10/02/2013)
(www-02).[http://www.bo.all.biz](11/02/2013)
(www-03).[http://jeaser-productosfruverprocesados.blogspot.com] (13/02/2013)
(www-04).[http://www.plusformacion.com](15/02/2013)
(www-05).[http:// www.ilustrados.com] (16/02/2013)
(www-06).[http:// www.ilustrados.com] (20/02/2013)
104
(www-07).[http:// www.ilustrados.com] (22/02/2013)
(www-08).[http:// www.ilustrados.com] (25/02/2013)
(www-09).[http://www.ilustrados.com](26/02/2013)
(www-10).[http://www.ilustrados.com](27/02/2013)
(www-11).[ http://www.apuntes-ibf.blogspot.com](05/03/2013)
(www-12).[ http://www.meditecbrasil.com](06/03/2013)
(www-13).[ http://wwwdi.ujaen.es/](10/03/2013)
(www-14).[ http://wwwdi.ujaen.es/](12/03/2013)
(www-15).[ http://wwwdi.ujaen.es/](15/03/2013)
(www-16).[ http://wwwdi.ujaen.es/](20/03/2013)
(www-17).[ http://wwwdi.ujaen.es/](21/03/2013)
(www-18).[ http://www.diarioelectronicohoy.com](23/03/2013)
(www-19).[http://www.wartung-automation.com.ar](25/03/2013)
(www-20).[http://www.elemon.com.ar](28/03/2013)
(www-21).[http://industrial.omron.es](01/04/2013)
(www-22).[http://www.convel.com.mx/produc_7.html](03/04/2013)
(www-23).[http://www.electrosolca.com/productos.php](05/04/2013)
(www-24).[ http://www.gruasgaribi.mex.t](06/04/2013)
(www-25).[ http://www.ebapivitoria.blogspot.com](10/04/2013)
(www-26).[ http://www.nemsis-zero-dei-h-m.blogspot.com/] (12/04/2013)
(www-27).[http://www.casadomo.com.](13/04/2013)