CONTROL AUTOMÁTICO DE LA PRODUCCIÓN DE GUACAMOLE

Camilo Betancur Osorio,1 Tomás Saldarriaga Villa2 & Juan Pablo Martínez Gutiérrez3

cbetan38@eafit.edu.co1

tsaldar3@eafit.edu.co2

jmarti79@eafit.edu.co3

I. INTRODUCCIÓN

Guacamole Fresco S.A.S es una empresa que tiene comoobjetivo la producción de guacamole a base de aguacatecompletamente natural. El guacamole se ha convertidoen un producto de consumo masivo a nivel mundial, esoriginario de México y recientemente se ha convertido enun aditivo bastante común en todo tipo de comidas. Estonos genera una demanda bastante amplia y un públicoobjetivo bastante general que solo discrimina a aquellos queno son amantes del aguacate. Además, el aguacate es unexquisito condimento que puede acompañar la comida enmúltiples ocasiones. El proceso de producción de guacamolees bastante sencillo, los distrubuidores de la materia primaentregan los aguacates en camiones que vienen cargadoscon cajas llenas de estos. Estos son vertidos en una bandatransportadora que los lleva a una zona de desinfección ydetección de materia prima no apta para el proceso. Lamisma banda lleva los aguacates sanos a una sierra que loscorta en dos partes y los adapta para la despulpadora queretira la pepa y la cáscara. Luego, al tener solo la pulpadel aguacate, esta se vierte en un tanque que posee untorno giratorio que mezcla y homogeniza la pulpa con losdemás ingredientes de la receta de guacamole de la marca.Después del mezclado, el producto es empacado, etiquetadoy distribuído.Actualmente, en el final del proceso de producción deguacamole se están rechazando una cantidad considerablede productos terminados y se cree que el origen delproblema es el contacto humano con el producto a lolargo del proceso. Es por esto, que los directivos de laempresa ahora buscan automatizar el proceso de producciónde guacamole prácticamente en su mayoría con el fin deminimizar el contacto de mano de obra humana con elproducto y reducirlo casi por completo. Es por esto que sebusca que el proceso descrito anteriormente sea ejecutadoen su mayoría por maquinaría automatizada.Los ingenieros encargados del proceso de automatizaciónanalizaron el proceso productivo y llegaron a la conclusiónde que es posible automatizar cinco de los siete subprocesosde la producción de guacamole. Siendo estos la seleccióny desinfección, el cortado, el despulpado, el mezclado yel empacado y etiquetado. Los otros dos subprocesos sonla recepción y descarga de materia prima y el embalaje ydistribución del producto terminado. Esto se debe a que lainversión en maquinaria en estos dos subprocesos es algo

que la empresa calificó como inviable y el costo de manode obra humana es algo que es posible cubrir.La automatización se llevará a cabo utilizando sensores queestarán conectados con diferentes PLC que activarán a losactuadores en los diferentes subprocesos de la producciónde guacamole.En el presente informe, se expondrá la descripción delproceso general y cada subproceso de la producciónde guacamole, además de su respectivo protocolo eimplementación de cada subproceso. También se hablarásobre la instrumentación que se utilizará en el proyecto deautomatización.

Objetivo General: Automatizar la mayor parte de lossubprocesos de una planta de producción de guacamole.

Objetivo Específico: Identificar cuales son las señalesque emiten los sensores para que los actuadores puedandesarrollar el proceso de producción de guacamole.

II. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

A. Diagrama de Flujo de Materia

La transformación de la materia prima del proceso hastael producto terminado se lleva a cabo de la siguiente manera

Fig. 1. Diagrama de materia desde aguacate hasta guacamole empacado

Como es posible observar, el flujo de la materia en elinterior del proceso es como fue descrito en la introduc-ción. Consiste en la recepción y descarga, en la seleccióny desinfección, el cortado, el despulpado, el mezclado yel empacado y etiquetado, y el embalaje para posterior

distribución.Así, es posible exponer el cambio del aguacate traído desdeel campo que pasa a ser guacamole empacado listo para elconsumo humano.

B. Organización del Proceso de la Planta - LAYOUT

El layout de la producción de guacamole consiste enexponer cual va a ser la organización de toda la maquinarianecesaria para el proceso adentro de la planta de producciónde la empresa. En Guacamole Fresco S.A.S será así

Fig. 2. LAYOUT de Guacamole Fresco S.A.S

Al analizar la organización que se le dio al proceso deproducción de guacamole en la empresa Guacamole FrescoS.A.S notamos que el espacio del que se tiene disponiblees justo el necesario para diseñar una línea de produccióncontínua que no tenga interrupciones. Además, al teneruna línea de producción contínua se logra el objetivo deminimizar en una alta cantidad la intervención humana enel proceso. De esta manera, es más probable que hayanmenos productos terminados rechazados porque cumpliráncon estándares de calidad y sanidad.Al organizar la maquinaria de la empresa de esta manera,logramos que los pocos trabajadores que deban intervenir através de la línea de producción tengan un espacio necesarioy seguro para hacerlo.

C. Descripción de la Producción de Guacamole

En la planta de producción de Guacamole Fresco S.A.Sse tienen siete procesos principales para que el productoesté listo para ser distribuído a los consumidores.

1) Recepción y Descarga: La primera parte del procesode producción del guacamole es fundamental debido a que seadquiere la materia prima de la receta de la empresa. Es aquídonde los distribuidores entregan gran cantidad de aguacatesen múltiples cajas que llegan en camiones.Trabajadores de la empresa son los encargados de recibirestas cajas y vertir todo su contenido en la banda trans-portadora que le da inicio al proceso. Este es uno de losdos subprocesos que no se van a automatizar debido a lainversión tan grande en maquinaria, esto se debe a que es

una maquinaria que tiene un gran volumen y un grado decomplejidad alto que se ve reflejado en el precio.Así, los pagos que se deben realizar a los empleados querealizan este trabajo es más fácil de costear que automatizareste subproceso que se lleva a cabo en la empresa.

Fig. 3. Trabajadores de Guacamole Fresco S.A.S descargando los aguacatesen la banda transportadora.

2) Detección y Desinfección: A través de la banda trans-portadora, llegan los aguacates a este subproceso. Como esnormal en procesos que utilizan materia prima orgánica, esposible que algunos aguacates lleguen con cierto nivel desuciedad o lleguen en un estado que no es apto para lafabricación de guacamole. Es posible detectar estos casosporque los aguacates pueden adquirir una tonalidad o texturaque indiquen que la pulpa de la fruta esté dañada, lo queestropearía el lote de producción por completo.Anteriormente, este proceso se llevaba a cabo con traba-jadores que sumergían los aguacates en una solución desin-fectante que limpiaba a los aguacates de cuaquier suciedad.Además, era necesario que los empleados que trabajaran eneste puesto tuvieran un alto conocimiento del estado delaguacate, debido a que ellos mismos estaban encargados deextraer las frutas que no son aptas para la producción.Lo que se busca ahora es que la mano de obra humana seareemplazado por maquinaria. La banda transportadora quelleva a los aguacates desemboca en un tanque de lavado quecontiene una solución desinfectante que cuenta con agentesantibacteriales que acaban con toda la suciedad con la quevienen los aguacates del campo. Para activar el llenado deltanque, se cuentan con sensores de volumen que abren laválvula que da paso a la solución desinfectante.Además, en este subproceso además se cuenta con un sensorcomplejo que está diseñado y programado con un algoritmoavanzado que tiene criterios de color y textura para detectarcuando un aguacate no es apto para ser parte del proceso deproducción de guacamole y alarmar a los únicos trabajadoresque harán parte en el interior del proceso de producción. Elsensor enviará una señal para activar una alarma que alertea los trabajadores para que retiren el aguacate no apto dellote. Al ser fácil detectar cuando un aguacate ya no está encondiciones de servir para la producción, los trabajadoresextraerán rápidamente la materia prima defectuosa con elfin de evitar un producto terminado que no cumpla con losestándares de calidad.Se descartó el uso de un pistón que empuje a los aguacatescuando son detectados como no aptos para el proceso debidoa que podría suceder que el pistón también expulse aguacates

que pasan la prueba de selección.

Fig. 4. Aguacates siendo desinfectados y verificados

3) Cortado: Después de quedar verificados y desinfecta-dos, los aguacates que se transformarán guacamole entran ala máquina de cortado con la ayuda de la banda transporta-dora. El objetivo de automatizar este subproceso es que sepuedan cortar mayor cantidad de aguacates en un periodo detiempo menor.Anteriormente, era necesario que un trabajador pusiera enposición adecuada a los aguacates para que una cortadorapudiera partir los aguacates. Ahora, con la automatización,los aguacates se aglomerarán en diferentes canaletas que losencaminarán en la posición adecuada para que una sierra queestá situada en la parte superior de la banda transportadoralos corte. Esta sierra hace parte de la cortadora, todo unsistema que tiene una coraza de seguridad pero el actuadorprincipal es la sierra.Esta máquina cuenta con un único sensor a su entrada cercaa la banda transportadora. Este sensor es un detector demateria prima, que acciona la sierra inmediatamente detectaun aguacate o la apaga cuando pasan unos pocos segundossin detectar algún aguacate.Es sumamente importante que este sensor esté siendo super-visado constantemente ya que en él recae la responsabilidaddel funcionamiento de la sierra, un elemento de la cortadorabastante peligroso.

Fig. 5. Aguacates cortados después de pasar por la sierra de la cortadora

4) Despulpado: Los ingenieros a cargo del proyecto deautomatización del proceso de producción de la empresaGuacamole S.A.S creen que este es el subproceso que marcala diferencia entre automatizar la planta y utilizar mano deobra humana.Antaño, la empresa contrataba por lo menos 20 personaspara cada turno con el fin de que estuvieran a los ladosde las bandas transportadoras esperando por las partes deaguacates cortadas para extraer tanto la pepa como la cáscara.Los trabajadores trabajan dos turnos enteros prácticamentesin descansos tomando las partes cortadas de los aguacates,

extrayéndo su pulpa y retornándolo a la banda transportadora.Gracias a la automatización, no serán necesarios los traba-jadores para llevar a cabo el despulpado, ya que se hará unainversión con el fin de adquirir una máquina despulpadora.Esta sola máquina realizará todo el trabajo por las personasen cada turno. La máquina por sí misma estará en capacidadde extraer la pepa del aguacate y retirar la cáscara para dejarcomo único producto a la salida la púlpa del aguacate listapara ser mezclado. La máquina cuenta con un sistema desalidas de las cáscaras y de las pepas del aguacate listas paraser dispuestas como desechos orgánicos. La despulpadoracuenta con un sistema que extrae la pulpa con la ayuda de unaplatina metálica similar a un cuchillo. Luego, el aguacate sinpepa pasa por un exprimidor masivo que separa la púlpa de lacáscara, quedándose con la cáscara para posterior disposicióny expulsando la pulpa a la banda transportadora para que sigaen el proceso de producción de guacamole.Esta máquina fue diseñada con el fin específico de automati-zar este subproceso de la planta de producción y economizaren todos los salarios de los trabajadores que eran necesariospara realizar esta acción. Además, con la implementación deesta máquina se reduciría en gran cantidad el contacto hu-mano con la materia prima utilizada en el proceso, mejorándoel estándar de calidad del producto.La despulpadora, al igual que la mayoría de máquinas de esteproceso, solo cuenta con un sensor en su entrada cerca a labanda transportadora. La labor de este sensor es detectar laentrada de aguacates partidos a la despulpadora para accionarla misma, así, la máquina se apagará cuando pasen quincesegundos y el sensor no detecte ningún aguacate acercarse ala entrada.

Fig. 6. Pulpa de aguacate expulsada de la despulpadora

5) Mezclado: Después de que a la pulpa del aguacatese le extrayera la pepa y la cáscara, llega a la zona demezclado gracias a la banda transportadora del proceso. Estazona consiste de una máquina similar a un tanque, con ladiferencia que en todo el centro del tanque se encuentraun torno giratorio que homogeniza la pulpa para obtener elguacamole. Este actuador de la mezcladora gira con una ve-locidad constante que viene predeterminada. Es en este puntodel subproceso donde el aguacate sufre la transformaciónmás grande y finalmente empieza a lucir como guacamole.En el pasado, los encargados del mezclado eran trabajadoresque se encargaban de macerar la pulpa del aguacate conla fuerza bruta. Este proceso puede llegar a ser peligrosopara el producto debido al demandante trabajo físico, los

trabajadores producen bastante sudor corporal que, en maloscasos, pueden terminar en el producto. Además, en estepunto es muy alto el contacto humano con la materia primay se pueden generar inconvenientes que repercuten en elproducto.Actualmente, este subproceso completamente automatizadofunciona como las máquinas previas. Con la diferencia queesta máquina tiene más sensores. Tiene el sensor en laentrada cerca a la banda transportadora que detecta la entradade la materia prima a la máquina. Además, cuenta sensoresde volumen mínimo y volumen máximo para trabajar conuna cantidad adecuada de pulpa adentro del tanque.

Fig. 7. Pulpa de aguacate siendo homogenizada

6) Empacado y Etiquetado: Después del mezclado, lamateria prima se ha transformado en el producto que loscompradores van a consumir. Pero antes de eso, es necesarioempacar el guacamole en un empaque apropiado. Es eneste subproceso donde el guacamole es empacado y cadaempaque se le coloca su fecha de fabricación y su fecha deexpiración.Antes de la automatización de la planta, el empacado si erarealizado por una máquina, pero varios empleados tenían lalabor de llevar el control de día de fabricación y día deexpiración de los productos. Así, debido a la imperfecciónhumana, ocurrían bastantes errores a la hora de etiquetar elproducto terminado.En la actualidad, tanto el empacado como el etiquetadoson realizados por una misma máquina. La empacadoray etiquetadora se encarga de llenar cada paquete con lacantidad adecuada de guacamole, además de sellarla yetiquetarla con las fechas respectivas. La máquina cuentacon un algoritmo inteligente que sabe empacar la cantidadcorrecta de guacamole en cada bolsa, para sellarla segúnlos estándares y dejar el registro correcto. El único sensorque utiliza está máquina es el detector de guacamole a laentrada de la máquina, este está situado cerca a la bandatransportadora.Las ventajas de que este subproceso se haya automatizadoes que se logra una mejor economía al ahorrarse el sueldode los empleados que anteriormente estaban destinados apasar su tiempo laboral en este puesto, además de que sedebían contratar trabajadores para todos los turnos. Además,es mucho más eficiente que una máquina realice este proceso.Esto se debe a que la máquina no debe hacer pausas paradescansar y trabaja con un estándar prefecto para todos losproductos terminados que se producen en este subproceso.Solo es necesario que la máquina sea supervisada parareparación en casos de fallas y mantenimientos.

Fig. 8. Guacamole empacado

7) Embalaje y distribución: El último subproceso delproceso global de producción de guacamole es el embalaje ydistribución. Este consiste en organizar todos los empaquesde guacamole terminado y etiquetado y organizarlo endiferentes cajas. Estas cajas son registradas para su rastreoy montadas en los camiones de distribución a los diferentespuntos de venta. Este proceso, al igual que el primero, nose automatizó ya que las máquinas que son necesarias sonmuy costosas y es preferible costear el salario de diferentestrabajadores.

III. INSTRUMENTACIÓN

Con el diagrama tipo SCADA (Supervisory ControlAnd Data Acquisition) lorgraremos tener una mejorretroalimentación del proceso, este diagrama es expuestoa continuación. Además, en el sistema de carpetas que seenviará, en la sección de instrumentación se adjuntará elarchivo real del SCADA para que sea apreciado con mayordetenimiento y claridad.

Fig. 9. SCADA

En el presente trabajo serán usados 4 PLCs de lareferencia FX3G-14MR/DS de Mitsubishi. Estos, al tenersolo 8 entradas y las mismas salidas representan ciertoproblema. Es por esto que se adaptarán módulos en losPLC con el fin de maximizar la capacidad que estos poseenpara recibir más entradas en forma de señales y enviar mássalidas para los actuadores. Esto se realiza con el fin demejorar el proceso de adquisición de datos y que este se

lleve a cabo de una manera eficiente. Además, buscandoeconomía de la empresa Guacamole Fresco S.A.S

TABLE I

SENSORES DEL PLC 1

Sensor Variable PLC Entrada Dispositivo AnexoTemperatura Tmin 1 X000 B.3Temperatura Tmax 1 X001 B.3

Mecánico Start_1 1 X002 B.1Volumen Vmin1 1 X003 B.1Volumen Vmax1 1 X004 B.1Mecánico Sierra 1 X005 B.1

Stop Stop_1 1 X006 B.4Mecánico Banda_1 1 X007 B.1Mecánico Sierra_Work 1 X010 B.1Complejo Seleccion 1 X011 B.2

Es posible observar en la tabla 1, ahí se encuentran todoslos sensores que emiten las señales que pertenecen al PLC1. Estas señales serán captadas por el PLC para accionar alos actuadores con las qué están relacionadas. Estás estánconectadas con la resistencia, con la válvula que da paso ala solución desinfectante, con el sensor complejo que detectacuando un aguacate es apto para el proceso o no, con la sierraque es el principal actuador de la cortadora y con la primerabanda transportadora.

TABLE II

SENSORES DEL PLC 2

Sensor Variable PLC Entrada Dispositivo AnexoMecánico Exprim 2 X000 B.1Mecánico Torno 2 X001 B.1

Stop Stop_2 2 X002 B.4Mecánico Inyec 2 X003 B.1Mecánico Exprim_Work 2 X004 B.1Mecánico Torno_Work 2 X005 B.1Mecánico Inyec_Work 2 X006 B.1Mecánico Exprim_Set 2 X007 B.1Mecánico Torno_Set 2 X010 B.1Mecánico Inyec_Set 2 X011 B.1

En la tabla 2 se exponen los sensores que envían lasseñales al PLC 2. Estas señales dan paso a los actuadoresrealicen su trabajo o no. Estos actuadores son el exprimidordel subproceso del despulpado, el torno del tanque mezcladory el inyector de la empacadora.

TABLE III

SENSORES DEL PLC 3

Sensor Variable PLC Entrada Dispositivo AnexoVolumen Vmin2 3 X000 B.1Volumen Vmax2 3 X001 B.1Mecánico Empaque 3 X002 B.1Mecánico Etiqueta 3 X003 B.1

Stop Stop_3 3 X004 B.4Mecánico Empaque_Work 3 X005 B.1Mecánico Etiqueta_Work 3 X006 B.1Mecánico Empaque_Set 3 X007 B.1Mecánico Etiqueta_Set 3 X010 B.1Mecánico Start_2 3 X011 B.1

Es posible ver en la tabla 3 que se exponen los sensores

que emiten las señales dirigiendolas al PLC 3. Los actuadoresque se relacionan con estos sensores son el tanque demezclado con el volumen mínimo y máximo que es requeridopara que se lleve a cabo el proceso, la empacadora y laetiquetadora.

TABLE IV

SENSORES DEL PLC4

Sensor Variable PLC Entrada Dispositivo AnexoComplejo Selección_2 4 X000 B.2Mecánico Start_3 4 X001 B.1

Stop Stop_4 4 X002 B.4Mecánico Banda_2 4 X003 B.2Mecánico Banda_3 4 X004 B.2Mecánico Banda_4 4 X005 B.2Mecánico Banda_5 4 X006 B.2Mecánico Banda_6 4 X007 B.2

En la tabla 4, podemos observar los sensores que envíanlas señales al cuarto PLC para que activen los respectivosactuadores. En su mayoría, se tratan de los sensores yactuadores de las bandas transportadoras del proceso.

TABLE V

ACTUADORES DEL PLC 1

Actuador Variable PLC Entrada Dispositivo AnexoVálvula Valvula 1 Y000 C.2

Resistencia Resistencia 1 Y001 C.4Sierra Sierra 1 Y002 C.5

Alarma Alarma 1 Y003 C.10Banda Transportadora Banda_0 1 Y004 C.1

En la tabla 5, observamos los actuadores que funcionangracias a las señales que recibe el PLC 1 por parte de lossensores.

TABLE VI

ACTUADORES DEL PLC 2

Actuador Variable PLC Entrada Dispositivo AnexoExprimidor Exprimidor 2 Y000 C.6Extractor Extractor 2 Y001 C.6

Torno Giratorio Torno 2 Y002 C.7Inyectora Inyectora 2 Y003 C.11

La tabla 6, expone los actuadores que interactúan debidoa las señales que reciben del PLC 2.

TABLE VII

ACTUADORES DEL PLC 3

Actuador Variable PLC Entrada Dispositivo AnexoEtiquetadora Etiquetadora 3 Y000 C.9

Válvula del Tanque Valvula_Tanque 3 Y001 C.3Empacadora Empacadora 3 Y002 C.8

La tabla 7 contiene los actuadores que funcionan graciasa las señales recibidas del PLC 3.

La tabla 8 se centra en exponer cuales actuadoresfuncionan gracias a las señales que recibe el PLC 4.

TABLE VIII

ACTUADORES DEL PLC 4

Actuador Variable PLC Entrada Dispositivo AnexoBanda Transp. B_1 4 Y000 C.1Banda Transp. B_2 4 Y001 C.1Banda Transp. B_3 4 Y002 C.1Banda Transp. B_4 4 Y003 C.1Banda Transp. B_5 4 Y004 C.1

Alarma Alarma_2 4 Y005 C.10

El criterio que fue utilizado para determinar el número dePLC se ve afectado por el número de entradas y salidas quese tienen este proceso. Al buscar economía y practicidad,se implementó el número dicho de PLC saturándolos casipor completo. Además, los módulos de expansión queutilizamos aumenta la capacidad de cada PLC en cuestiónde capacidad de recibir entradas y salidas.

Fig. 10. Porcentaje de sensores en el sistema por PLC

La figura 9 representa la cantidad de sensores por cadaPLC entre todos los sensores del sistema, como se puedeobservar el número de sensores por cada PLC es igual entodos menos en el último, que tiene 2 entradas menos quelos otros.

Fig. 11. Tipos de sensores

La figura 10 muestra la cantidad de sensores por tipo,

es posible concluir que hay una gran cantidad de sensoresmecánicos que del resto de tipos, son 26, mientras queel siguente tipo que son Stop y Volumen tendrán cuatrosensores cada uno.

Fig. 12. Porcentaje de actuadores en el sistema por PLC

La figura 11 es la misma representación de la figura 9pero no relaciona sensores sino actuadores del sistema, aquísi hay un cambio más marcado que en la figura 9 ya que parael PLC 4 y el PLC 1 tienen la mayor cantidad de actuadoresy se nota la diferencia.

Fig. 13. Tipos de actuadores

La figura 12 es una copia de la figura 10 pero relacionalos tipos de actuadores, los cuales son en su mayoríaelectromagnéticos porque necesitan de un motor parafuncionar.

IV. PROTOCOLO

Como las MEF están determinadas dependiendo del actu-ador, es decir, hay una MEF por actuador. El funcionamientoes el siguiente para cada uno:

A. Bandas Transportadoras

Cada banda tiene su propio sensor colocado para cadauna dependiendo de cual sea (Banda_i. siendo i el númerode banda), se han decidido independizar las bandas porqueasí será manejarlas una a una y cambiarlas en caso de daño.En el momento en el que el sensor se activa, la banda sepondrá en "set" hasta el punto en el que deje de detectarmaterial por 15 segundos. Esto generará que la banda seponga en "reset", es decir, se apague. Además por seguridad

hay una entrada física "Stop" que permitirá parar cada bandaen el caso que sea necesario, ya sea por mantenimiento o malfuncionamiento del actuador o sensor.

1) Se activa el sensor Banda_x2) Se "setea" el actuador "B_x3) Si el sensor Banda_x no recibe señal en 15 segundos

apagar actuador4) Se repite el paso 1Todas las bandas transportadoras del proceso funcionan

con una misma MEF y una misma caja negra. Estos seevidencian en los anexos y son la figura 16 y la figura 17,respectivamente.

B. Válvula

La válvula está determinada por los sensores de Vmin1y Vmax1 que lo que harán es registrar el volumen de aguaen el tanque de lavado de la materia prima para poder abriry cerrar la válvula. Además, se pone un botón externo de"Stop" que permite parar el proceso manualmente en casode mantenimiento o porque así sea requerido.

1) Con los sensores desactivados la válvula se abrirá2) Al prender el sensor Vmin1 se registra que hay aún

suficiente espacio para que la válvula siga llenando3) Al prender el sensor Vmax1 se cierra la válvula hasta

que deje de marcar para el tanque aproximadamentelleno

4) En caso de que sea necesario apagar la máquina hayun botón manual "Stop" que "resetea" la válvula a suestado inicial que es cerrada

La MEF y la caja negra de la válvula se evidencian enlos anexos, son la figura 18 y la figura 19, respectivamente.

C. Resistencia

La resistencia calentará el agua de proceso que debe serde una temperatura inferior a la ambiental, lo cual ayudaal proceso de aseo de la materia prima. El agua entra a latemperatura inferior y a medida que detecta la temperaturaminima (Tmin) de operación la calienta y la mantiene atemperatura adecuada, en el momento en el que llega ala temperatura máxima prende el sensor Tmax y apaga laresistencia para que el agua estabilice la temperatura a lade entrada, posee un botón físico "Stop" que permite pararel proceso para poder realizarle mantenimiento o por malfuncionamiento.

1) Con el sensor Tmin la resistencia calentará el agua2) Al prender el sensor Tmax se registra que hay una tem-

peratura a la que no debo trabajar y apaga la resistenciapara bajar la temperatura del agua de entrada

3) Al apagar la resistencia la temperatura del agua baja4) En caso de que sea necesario apagar la máquina hay

un botón manual "Stop" que "resetea" la resistencia asu estado inicial que es apagada

La MEF y la caja negra de la resistencia se evidencian enlos anexos, son la figura 20 y la figura 21, respectivamente.

D. Sierra

La sierra es el actuador que viene de una señal mandadaal motor que la maneja, este se pondrá en modo "set" en elmomento en el que la materia prima pase por un sensorubicado a la entrada del equipo, lo que ocurrirá es quehabrá otro sensor que se prenderá y apagará mientras pasa lamateria prima ubicado en el mismo sitio para asegurar quesi está apagado por 15 segundos, es decir, que no demuestrapaso de aguacates por 15 seegundos, ponga en "reset" elmotor de la sierra con el fin de no gastar energía si no haymateria prima para trabajar.

1) Con el sensor Sierra_Set y Sierra_Work la sierracomenzará a trabajar

2) Si el sensor Sierra_Work no detecta materia en 15segundos entonces "reseteará" la sierra

3) Al apagar la sierra se reinicia el proceso4) En caso de que sea necesario apagar la máquina hay

un botón manual "Stop" que "resetea" la sierra a suestado inicial que es apagada

La MEF y la caja negra de la sierra se evidencian en losanexos, son la figura 22 y la figura 23, respectivamente.

E. Exprimidor

El exprimidor es el actuador que viene de una señalmandada al motor que la maneja, está conformado por unseparador y un exprimidor (despulpadora), este se pondráen modo "set" en el momento en el que la materia primapase por un sensor ubicado a la entrada del equipo, lo queocurrirá es que habrá otro sensor que se prenderá y apagarámientras pasa la materia prima ubicado en el mismo sitiopara asegurar que si está apagado por 15 segundos, es decir,que no demuestra paso de aguacates por 15 seegundos, pongaen "reset" el motor de la máquina con el fin de no gastarenergía si no hay materia prima para trabajar.

1) Con el sensor Exprim_Set y Exprim_Work la máquinacomenzará a trabajar

2) Si el sensor Exprim_Work no detecta materia en 15segundos entonces "reseteará" la máquina

3) Al apagar la máquina se reinicia el proceso4) En caso de que sea necesario apagar la máquina hay

un botón manual "Stop" que "resetea" la máquina a suestado inicial que es apagada

La MEF y la caja negra del exprimidor se evidencian enlos anexos, son la figura 24 y la figura 25, respectivamente.

F. Extractor

El extractor es el actuador que viene de una señal mandadaal motor que la maneja, este se pondrá en modo "set" en elmomento en el que la materia prima pase por un sensorubicado a la entrada del equipo, lo que ocurrirá es quehabrá otro sensor que se prenderá y apagará mientras pasa lamateria prima ubicado en el mismo sitio para asegurar quesi está apagado por 15 segundos, es decir, que no demuestrapaso de aguacates por 15 segundos, ponga en "reset" el motor

de la máquina con el fin de no gastar energía si no haymateria prima para trabajar.

1) Con el sensor Exprim_Set y Exprim_Work la máquinacomenzará a trabajar

2) Si el sensor Exprim_Work no detecta materia en 15segundos entonces "reseteará" la máquina

3) Al apagar la máquina se reinicia el proceso4) En caso de que sea necesario apagar la máquina hay

un botón manual "Stop" que "resetea" la máquina a suestado inicial que es apagada

La MEF del extractor idéntica a la MEF del exprimidory la caja negra si es propia, ambos se evidencian en losanexos, son la figura 26 y la figura 27, respectivamente.

G. Inyectora

La inyectora es el actuador que viene de una señalmandada al motor que la maneja, esta se pondrá en modo"set" en el momento en el que la materia prima pase por unsensor ubicado a la entrada del equipo, lo que ocurrirá es quehabrá otro sensor que se prenderá y apagará mientras pasa lamateria prima ubicado en el mismo sitio para asegurar quesi está apagado por 15 segundos, es decir, que no demuestrapaso de aguacates por 15 segundos, ponga en "reset" el motorde la máquina con el fin de no gastar energía si no haymateria prima para trabajar.

1) Con el sensor Inyec_Set e Inyec_Work la inyectoracomenzará a trabajar

2) Si el sensor Inyec_Work no detecta materia en 15segundos entonces "reseteará" la inyectora

3) Al apagar la inyectora se reinicia el proceso4) En caso de que sea necesario apagar la inyectora hay

un botón manual "Stop" que "resetea" la máquina a suestado inicial que es apagada

La MEF y la caja negra de la inyectora se evidencian enlos anexos, son la figura 28 y la figura 29, respectivamente.

H. Torno Giratorio

El torno giratorio es el actuador que viene de una señalmandada al motor que la maneja, será el encargado derevolver los aguacates para cambiar su forma y realizar lamezcla, este se pondrá en modo "set" en el momento en elque la materia prima pase por un sensor ubicado a la entradadel equipo, lo que ocurrirá es que habrá otro sensor que seprenderá y apagará mientras pasa la materia prima ubicadoen el mismo sitio para asegurar que si está apagado por 15segundos, es decir, que no demuestra paso de aguacates por15 segundos, ponga en "reset" el motor de la máquina con elfin de no gastar energía si no hay materia prima para trabajar.

1) Con el sensor Torno_Set e Torno_Work el tornocomenzará a trabajar

2) Si el sensor Torno_Work no detecta materia en 15segundos entonces "reseteará" el torno

3) Al apagar el torno se reinicia el proceso

4) En caso de que sea necesario apagar el torno hay unbotón manual "Stop" que "resetea" la máquina a suestado inicial que es apagada

La MEF y la caja negra del torno giratorio se evidencian enlos anexos, son la figura 30 y la figura 31, respectivamente.

I. Empacadora

La empacadora es el actuador que viene de una señalmandada al motor y los pistones que la maneja, será laencargada de tomar la mezcla y meterla en cada paquete, estase pondrá en modo "set" en el momento en el que la materiaprima pase por un sensor ubicado a la entrada del equipo,lo que ocurrirá es que habrá otro sensor que se prenderá yapagará mientras pasa la materia prima ubicado en el mismositio para asegurar que si está apagado por 15 segundos, esdecir, que no demuestra paso de aguacates por 15 segundos,ponga en "reset" el motor de la máquina con el fin de nogastar energía si no hay materia prima para trabajar.

1) Con el sensor Empaque_Set e Empaque_Work la em-pacadora comenzará a trabajar

2) Si el sensor Empaque_Work no detecta materia en 15segundos entonces "reseteará" la empacadora

3) Al apagar la empacadora se reinicia el proceso4) En caso de que sea necesario apagar la empacadora

hay un botón manual "Stop" que "resetea" la máquinaa su estado inicial que es apagada

La MEF y la caja negra de la empacadora se evidencian enlos anexos, son la figura 32 y la figura 33, respectivamente.

J. Etiquetadora

La etiquetadora es el actuador que viene de una señalmandada al motor y la impresora que la maneja, será laencargada de tomar cada paquete y ponerle la etiquetadel producto con los requerimientos de lote y fecha devencimiento, esta se pondrá en modo "set" en el momentoen el que la materia prima pase por un sensor ubicado ala entrada del equipo, lo que ocurrirá es que habrá otrosensor que se prenderá y apagará mientras pasa la materiaprima ubicado en el mismo sitio para asegurar que si estáapagado por 15 segundos, es decir, que no demuestra pasode aguacates por 15 segundos, ponga en "reset" el motor dela máquina con el fin de no gastar energía si no hay materiaprima para trabajar.

1) Con el sensor Etiqueta_Set e Etiqueta_Work la etique-tadora comenzará a trabajar

2) Si el sensor Etiqueta_Work no detecta materia en 15segundos entonces "reseteará" la etiquetadora

3) Al apagar la etiquetadora se reinicia el proceso4) En caso de que sea necesario apagar la etiquetadora

hay un botón manual "Stop" que "resetea" la máquinaa su estado inicial que es apagada

La MEF y la caja negra de la etiquetadora se evidencian enlos anexos, son la figura 34 y la figura 35, respectivamente.

K. Alarma

La alarma es el actuador que viene de una señal mandadaa un led con un sonido característico y una máquina deextracción, será la encargada de revisar la calidad de lamateria prima entrante en la máquina especificada paraasegurar el uso de materias primas frescas y en excelenteestado además se encargará de extraer la materia defectuosa.Se pondrá en modo "set" en el momento en el que la materiaprima pase por un sensor ubicado a la entrada del equipo,dejará de sonar una vez deje de pasar por ahí y se realice laextracción.

1) Con el sensor Seleccion la alarma comenzará a trabajar2) Si el sensor Seleccion no detecta materia entonces

"reseteará" la alarma3) Al apagar la alarma se reinicia el proceso4) En caso de que sea necesario apagar la alarma hay un

botón manual "Stop" que "resetea" la máquina a suestado inicial que es apagada

La MEF y la caja negra de la alarma se evidencian enlos anexos, son la figura 36 y la figura 37, respectivamente.

L. Válvula del tanque

La válvula del tanque está determinada por los sensoresde Vmin2 y Vmax2 que lo que harán es registrar el volumende mezcla de aguacate en el tanque donde se encuentra eltorno giratorio para poder permitir o prohibir el paso de lamezcla de aguacate. Además, se pone un botón externo de"Stop" que permite parar el proceso manualmente en casode mantenimiento o porque así sea requerido.

1) Con los sensores desactivados la válvula se abrirá2) Al prender el sensor Vmin1 se registra que hay aún

suficiente espacio para que la válvula siga abierta3) Al prender el sensor Vmax1 se cierra la válvula hasta

que deje de marcar para el tanque aproximadamentelleno

4) En caso de que sea necesario apagar la máquina hayun botón manual "Stop" que "resetea" la válvula a suestado inicial que es cerrada

La MEF y la caja negra de la válvula del tanque sonidénticas a las mostradas anteriormente.

V. IMPLEMENTACIÓN

Se tienen dos IHM (Interfaz Hombre Máquina), elprimero, en la pantalla principal tiene 5 botones diferentes.Arriba a la izquierda un botón donde se regula la temper-atura, arriba a la derecha uno donde se regula el volumen,abajo a la izquierda “Start”, abajo en la mitad “Stop” yabajo a la derecha “Next”. Si se oprime el botón Next, seabrirá una nueva ventana donde se controla la sierra de lacortadora y las bandas transportadoras del proceso. En estanueva ventana hay un botón de “Previous”, para poder volvera la pantalla principal. En cada ventana si se oprime cualquieroperación, ya sea, temperatura, volumen, sierra o banda,esta desplegará una ventana donde se puede ver a detalle

las variables de cada proceso. El segundo IHM tiene en lapantalla principal también 5 botones, en este caso estaránpresentes el despulpado y el mezclado. Si se oprime la teclaNext, saldrán las variables empaque y etiqueta. Al igual queen el IHM anterior, si se oprime alguna variable se verá afondo todo su proceso para la fácil visualización del operarioque vaya a utilizar las máquinas.

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Fig. 14. IHM 1

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Fig. 15. IHM 2

Para la programación de los PLCs fue usado el programaGX Works de MELSOFT por el cual en distintas pantallasfueron programados cada uno de los PLCs, como se observaen las tablas 1 a 4 se pueden evidenciar como fuerondirigidos los sensores por cada uno de los PLC, por lo cualse cargaron 4 archivos: PLC1.gxw, PLC2.gxw, PLC3.gxw yPLC4.gxw, donde en cada uno se encuentra la programacióncorrespondiente a cada PLC mencionado en este artículorespectivamente y en orden.

En cada uno se determinan estados impares de "set" ypares de "reset" y para los cuales gracias a los protocolosexplicados anteriormente con sus debidos sensores y MEFsse implementaron los cambios de estado y definiendo como

se prendían y apagaban los actuadores durante el proceso,todo en orden, cada actuador por separado en cada uno delos PLC.

VI. CONCLUSIONES

Después de haber analizado y transformado todo el pro-ceso de producción del guacamole, podemos llegar a lossiguientes resultados:

• El proceso de producción del guacamole hoy en díaestá muy poco automatizado. En nuestro proyecto im-plementamos el uso de 4 PLC que ayudarán a laoptimización y automatización de la producción de gua-camole. La empresa Guacamole Fresco S.A.S gracias asu linea de produccion y layout empresarial, estará biendotada para lograr dicha automatización.

• Cada uno de los PLC tendran diversas entradas ysalidas, sensores y actuadores. Tenemos un 26% desensores utilizados en el primer PLC, en el segundoPLC 26%, en el tercero tambien un 26% y por últimotenemos un PLC con un 21% de sensores. Estos sen-sores pueden ser mecánicos, de temperatura, complejos,sensores de stop y de volumen. Por otro lado, sidividimos los actuadores tambien en porcentajes porcada PLC tenemos un 28% en el PLC 1, 22% en elPLC 2, 17% en el tercer PLC y un total de 33% deactuadores para el último PLC.

• Es posible con los sensores y los actuadores adecuadosempezar a establecer una base sólida de la automa-tización completa de una empresa como GuacamoleFresco S.A.S y poder definir modificaciones medianteel avance de un proyecto.

• Estandarizar el control de ciertos procesos permitirá alprogramador de los PLC reducir tiempo de trabajo yademás le dará simpleza y entendimiento al procesocompleto a ojos del público general.

• El proceso de producción de guacamole nos permitereducir la cantidad de sensores porque no hay muchanecesidad de control de las propiedades externas delproceso como lo son la presión y la temperatura porquenormalmente se trabaja a condiciones amnientales.

VII. REFERENCIAS

1) Video "Frozavo, proceso de produc-ción", 3mmedia, 11 de noviembre, 2013,https://www.youtube.com/watch?v=5eN5RJwIHRM

2) Video "Guacamodely", Guacamodely, 9 de junio, 2016,https://www.youtube.com/watch?v=2pVJxxYuEoQt=1s

3) Sitio Web "www.emicorp.com.mx"http://www.emicorp.com.mx/conveyor/formas-pdfs/ea-folleto.pdf

4) Sitio Web "www.brototermic.com", pag. 9,http://www.brototermic.com/docs/catalogo-resistencias-calefactoras.pdf

5) Sitio Web "www.tecnoembalaje.com",https://www.tecnoembalaje.com/envolvedoras-

horizontales-flow-pack/19-empacadora-flow-pack-250.html

6) Sitio Web "html.alldatasheet.com",https://html.alldatasheet.com/html-pdf/800625/PHIHONG/PDA028A-1A4B-R/301/1/PDA028A-1A4B-R.html

7) Sitio Web "www.siepla.es",http://www.siepla.es/siepla/catalogo-SIEPLA-INYECCION-DREAM.pdf

VIII. ANEXOS

A. Datos Técnicos PLCs

• Fabricante: Mitsubishi• Referencia: FX3G-14MR/DS• Suministro de Potencia: 24VDC• Entradas Digitales: 8• Salidas Digitales: 6• Tipo de Salida: Relay• Consumo de potencia: 21W• Dimensión: 90mm * 90mm * 86mm• Peso: 500g

B. Datos Técnicos Sensores

1) Sensores mecánicos y de volumen:

• Fabricante: Vistronica• Referencia: Infrarrojos QTR-5RC• Uso: Robótica, Sensor de proximidad• Voltaje de alimentación: 3.3-5VDC• Distancia reportada: 3-5mm• Dimensión: 6.9cm * 1.2cm• Peso: 3.9g

2) Sensores especializados de color (Complejos):

• Fabricante: ROHM SEMICONDUCTOR• Referencia: BH1749NUC• Salida: I2C• Rango de Temperatura: -40C a 85C• Rango de voltaje: 2.3V - 3.6V• Dimensión: 2.1mm * 2mm * 0.6mm

3) Sensores térmicos:

• Fabricante: STMicroelectronics• Referencia: STLM75• Salida: Digital• Rango de Temperatura: -55C a 125C• Rango de voltaje: 2.7V - 5.5V• Precisión: +-2C• Dimensión: 0.154" * 3.9mm

4) Pulsadores físicos "Stop" (Breaker):

• Fabricante: E-T-A• Referencia: ESS30• Salida: Digital• Corriente Nominal: 500mA• Voltaje: 24V• Número de Polos: 1

C. Datos Técnicos Actuadores

1) Banda Transportadora:

• Fabricante: EMI CORP• Referencia: EAF Estructura de Aluminio Extruido An-

odizado• Ancho: 30in• Largo: 26ft• Motor: 1/3hp 90V DC TECF• Velocidad: 5-20PPM• Carga máxima: 100lb• Temperatura máxima: 175F

• Ruedas giratorias de 4in• Rieles laterales de aluminio anodizado de 4in de altura

a 90C colocadas a 1ft 1/4in por encima del cinto• Estructura de aluminio extruido anodizado con ranuras

que aceptan tornillos/tuercas hexagonales de 3/8in• Cinto de poliuretano (azul) aprobado por la FDA

2) Válvula:

• Fabricante: MYM Intenational• Referencia: D293DBY• Material del cuerpo: Latón• Material del piloto: acero inoxidable• Grado de Protección: IP 65• Conexión: 1in• Diámetro nominal: 25mm• Caudal: 140L/min• Presión máxima: 16barg• Potencia de la bobina: CA 18V

3) VálvulaTanque :

• Fabricante: MYM Intenational• Referencia: RD236DRH1• Material del cuerpo: Latón• Material del piloto: acero inoxidable• Grado de Protección: IP 65• Conexión: 1/4in• Diámetro nominal: 3.0mm• Caudal: 3.5L/min• Presión máxima: 28barg• Potencia de la bobina: CA 25V

4) Resistencia:

• Fabricante: brototermic• Referencia: OV011C• Material del cuerpo: Cobre• Longitud: 50.5cm• Conexión: 1 1/4in• W/cm2: 6.7• Peso:0.61kg• Clase térmica: T-175-E

5) Sierra:

• Fabricante: DeWalt• Referencia: DWE575-AR• Material del cuerpo: Acero inoxidable• Tensión de alimentación: 220V• Frecuencia de alimentación: 50Hz• Potencia nominal: 1800W• Velocidad: 5200/min

6) Despulpadora (Exprimidor y Separador):

• Fabricante: Voran Maschinen• Referencia: Molino RM1.5• Material del cuerpo: Acero inoxidable• Dimensiones: 1150mm * 670mm * 610mm• Protección eléctrica: 16A• Potencia nominal: 650kg/h• Potencia del motor: 1.5kW• Conexión eléctrica: 400V 50Hz (trifásico)

7) Torno Giratorio:

• Fabricante: Fristam• Referencia: Mezclador de corte FS• Material del cuerpo: Acero inoxidable, carbono y

cerámica• Presión máxima de entrada: 150psi• Intervalo de temperatura: -40F a 400F• Velocidad del motor: 1750/3500rpm

8) Empacadora:

• Fabricante: tecnoembalaje SAS• Referencia: FW-250• Material del cuerpo: Acero inoxidable• Peso: 750kg• Dimensiones: 3770mm * 670mm * 1440 mm• Voltaje: 220V• Potencia: 2.4kW• Capacidad: 40 a 230 empaques/min• Ancho Paquete: 40 a 110mm

9) Etiquetadora:

• Fabricante: SFC Pack• Referencia: PMS-FB• Material del cuerpo: Acero inoxidable• Materiales de los productos: VIdrio, PET, PVS, PEAD,

entre otros• Dimensiones: 220mm * 300mm

10) Alarma:

• Fabricante: Phihong• Referencia: PDA028A-1A4B-R• Corriente: 1400mA• DC Output: 14V a 20V• Dimensiones: 80mm * 78mm*25.4mm• Peso: 215g• Temperatura: -40C a 40C• Nominal: 120VAC

11) Inyectora:

• Fabricante: Siepla• Referencia: D45/100 A• Diámetro husillo: 22mm• Relación L/D: 22.7• Volumen de inyección teórico: 43cm3• Peso de inyección: 39g• Presión de inyección: 240.4MPa• Capacidad: 75.2cm3/s• Carrera de inyección: 113mm• Velocidad de inyección: 19.8cm/s• Velocidad giro husillo: 300rpm

D. MAQUINAS DE ESTADO FINITOS Y CAJAS NEGRAS

Fig. 16. MEF de las bandas transportadoras

Fig. 17. Caja Negra de las bandas transportadoras

Fig. 18. MEF de las válvulas

Fig. 19. Caja Negra de las válvulas

Fig. 20. MEF de la resistencia

Fig. 21. Caja Negra de la resistencia

Fig. 22. MEF de la sierra

Fig. 23. Caja Negra de la sierra

Fig. 24. MEF del exprimidor

Fig. 25. Caja Negra del exprimidor

Fig. 26. MEF del extractor

Fig. 27. Caja Negra del extractor

Fig. 28. MEF de la inyectora

Fig. 29. Caja Negra de la inyectora

Fig. 30. MEF del torno giratorio

Fig. 31. Caja Negra del torno giratorio

Fig. 32. MEF de la empacadora

Fig. 33. Caja Negra de la empacadora

Fig. 34. MEF de la etiquetadora

Fig. 35. Caja Negra de la etiquetadora

Fig. 36. MEF de la alarma

Fig. 37. MEF de la alarma