INGENIERA ELECTRNICA EN

AUTOMATIZACIN Y CONTROL

REDES INDUSTRIALES

Simulacin de un Proceso de Extraccin de las

Pipas de Girasol

Realizado por:

LVAREZ MARCELO

GAIBOR DENNIS

GUALAVISI RICARDO

POLIT JOSE

SANDOVAL DANIELA

Fecha:

Mircoles, 03 de diciembre del 2014

ESPE Sangolqu

1. TEMA ............................................................................................................................. 3

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................... 3

3. OBJETIVOS ................................................................................................................... 3

3.1. OBJETIVO GENERAL ........................................................................................... 3

3.2. OBJETIVOS ESPECFICOS .................................................................................. 3

4. DESARROLLO .............................................................................................................. 3

4.1. DESCRIPCIN DEL SISTEMA ............................................................................ 3

5. DISEO DEL PROCESO .............................................................................................. 5

5.1. MODELO DEL PROCESO ..................................................................................... 5

5.2. MODELO DE OPERACIONES ............................................................................. 6

5.3. DISEO DEL MODELO DE CONTROL DE PROCEDIMIENTOS EN LA

CLULA DE PROCESO ................................................................................................... 7

5.3.1. Identificacin de Unidades ............................................................................... 7

5.3.2. Identificacin de Mdulos de Equipo y Mdulos de Control .......................... 7

6. DIAGRAMAS P&ID ..................................................................................................... 8

6.1. P&ID DE LA FASE DE LIMPIEZA ........................................................................ 12

6.2. P&ID DE LA FASE DE REBLANDECIMIENTO .................................................. 12

6.3. P&ID DE LA FASE DE PRENSADO ...................................................................... 13

6.4. P&ID DE LA FASE DE TRATAMIENTO DEL ACEITE ...................................... 13

7. GRAFCET NIVEL UNO DEL PROCESO ................................................................... 9

7.1. GRAFCET Nivel uno proceso principal ....................................................................

8.1. ARQUITECTURA ................................................................................................ 14

8.2. DISTRIBUCIN ................................................................................................... 14

8.3. USO DEL COLOR ................................................................................................ 15

8.4. SMBOLOS Y REPRESENTACIN DE EQUIPOS ........................................... 16

8.5. SENSORES Y ACTUADORES DEL PROCESO ................................................ 18

8.6. DISTRIBUCIN DE LAS PANTALLAS ............................................................ 19

9. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 21

10. BIBLIOGRAFA ....................................................................................................... 21

1. TEMA

SIMULACIN DE UN PROCESO DE EXTRACCIN DE LAS PIPAS DE

GIRASOL

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El proceso para la extraccin de aceite de las semillas de girasol es complejo, y

tardado, solo para obtener una cantidad pequea del producto. Ya que el aceite de

girasol es saludable, se lo produce comercialmente con lo cual surge la necesidad de

realizar un proceso automtico para la extraccin de grandes cantidades.

3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

Disear y simular para un proceso de extraccin de aceite de las pipas de girasol

mediante la utilizacin de una interface HMI.

3.2. OBJETIVOS ESPECFICOS

Implementar una interface HMI que cumpla con la norma ISA S88.

Esquematizar de forma clara el problema a resolver.

4. DESARROLLO

4.1. DESCRIPCIN DEL SISTEMA

Para poder realizar un proceso automtico de extraccin de aceite de girasol es

necesario realizarlo en cuatro fases:

Fase de Limpieza

En la fase de limpieza se obtiene las pipas desde un silo hacia la

limpiadora mediante la utilizacin de un tornillo sin fin y una noria.

Posteriormente se trasladar las pipas hacia la tolva principal.

Fase de Reblandecimiento

Una vez que el sensor de nivel mximo de la tolva principal se ha activado,

se abrir la compuerta de la misma, llevando las pipas hasta la caldera para

reblandecerlas, adems las mquinas de la fase de limpieza se apagarn.

Fase de Prensado

Se trae las pipas desde la caldera hasta la prensa donde se extrae el aceite

con impurezas, el aceite se lo almacena en una decantadora y el turto se

lo coloca en una tolva.

Tratamiento del Aceite

Del aceite contenido en la decantadora se elimina por decantacin las

impurezas salidas del aceite y se las lleva mediante una motobomba hacia

depsito.

El aceite sin impurezas se lo lleva con una motobomba hasta una filtradora

la cual depura el aceite para posteriormente almacenarlo en un depsito.

Limpieza

ReblandecimientoPrensado

Tratamiento del Aceite

5. DISEO DEL PROCESO

5.1. MODELO DEL PROCESO

PROCESO ETAPA DE

PROCESO

OPERACIN DE

PROCESO

ACCIN DE

PROCESO

Extraccin de

Aceite de las Pipas

de Girasol

Lavado

Transportar

Verificar el nivel del

silo

Encender el tornillo

sin fin

Encender la Noria

Limpiar

Encender la

limpiadora

Transferir las pipas a

la noria de la tolva

principal

Reblandecedor

Llenar la tolva

principal

Verificar el nivel de la

tolva principal

Encender la noria de

la tolva principal

Calentar

Encender la caldera

Transferir las pipas

tostadas a la prensa

Prensado

Extraer Extraer el aceite de las

pipas

Desechar

Llevar el turto a la

tolva

Transferir el aceite a

la decantadora

Tratamiento de

Aceite

Decantar Eliminar las

impurezas

Filtrar Depurar residuos en el

aceite an existentes

Almacenar

Almacenar el aceite

extrado

Almacenar residuos

sacados del aceite

5.2. MODELO DE OPERACIONES

Verificar el nivel del silo

Transportar pipas

Limpiar

Llenar la tolva principal

Calentar

Desechar Extraer

Decantar

FiltrarAlmacenar residuos

del aceite

Almacenar el aceite

Encender el sinfn y la noria, para llevar las pipas a la limpiadora

Lavar la pipas

Encender la noria de la tolva principal y abrir la compuerta cuando est llena

Reblandecer la pipas con el calor, y transferirlas a la prensa

Llevar el turto de la prensa a la tolva

Extraer el aceite de las pipas de girasol

Eliminar las impurezas

Depurar residuos en el aceite

Ilustracin 1 Operaciones Identificadas

5.3. DISEO DEL MODELO DE CONTROL DE PROCEDIMIENTOS

EN LA CLULA DE PROCESO

5.3.1. Identificacin de Unidades

Ilustracin 2 Identificacin de Unidades

5.3.2. Identificacin de Mdulos de Equipo y Mdulos de Control

Mdulos de Equipo

Mdulo de Equipo Actividad Realizada

ME_SENS_NIVEL Mide el nivel de la tolva principal

Mdulos de Control

Mdulo de Control Actividad Realizada

MC_LIMPIADORA Lava las pipas

MC_CALDERA Reblandece las pipas

MC_PRENSA Extrae el aceite

MC_DECANTADORA Elimina los residuos

MC_FILTRADORA Depura residuos

Identificacin de Unidades

Limpieza

Reblandecer

Prensado

Tratamiento de aceite

6. DIAGRAMA DE FLUJO

SILOALMACENADOR DE

MATERIA PRIMA

MATERIA PRIMA

Sin fin y noria

Pipas limpias

LIMPIADORA

TOLVA PRINCIPAL

Pipas con suciedad

Noria

Sin fin

CALDERA

PRENSA

Sin fin conPipas reblandecidas

TOLVA DE TURTO

Noria

DECANTADORA

Aceite sin tratar

TANQUE RESIDUOS

Motobomba de residuos

FILTRADORA

Motobomba decantadora

TANQUE ACEITE

Motobomba filtradora

Aceite tratado

Salida residuos

Salida aceite

7. GRAFCET

7.1. GRFCET NIVEL UNO DEL PROCESO PRINCIPAL

7.2. GRAFCET NIVEL UNO SUBRUTINAS

SUBRUTINA DE ARRANQUE

SUBRUTINA DE APAGADO

7.3. SUBRUTINA PRODUCCIN NORMAL DE ACEITE

7.4. GRAFCET NIVEL UNO APAGADO TOTAL

8. DIAGRAMAS P&ID

8.1. P&ID DE LA FASE DE LIMPIEZA

Ilustracin 3 P&ID fase de limpieza

8.2. P&ID DE LA FASE DE REBLANDECIMIENTO

Ilustracin 4 P&ID fase de reblandecimiento

8.3. P&ID DE LA FASE DE PRENSADO

Ilustracin 5 P&ID fase de prensado

8.4. P&ID DE LA FASE DE TRATAMIENTO DEL ACEITE

Ilustracin 6 P&ID fase de tratamiento del aceite

9. DISEO DE LA INTERFAZ HMI

9.1. ARQUITECTURA

En base a las etapas del proceso se plantea la siguiente distribucin para la

arquitectura de la interfaz.

Presentacin e inicio

Extraccin de aceite

Alertas

Ayuda General

Lavado de pipasReblandecedor de

pipasPrensado de pipas Tratamiento de

aceite

9.2. DISTRIBUCIN

Consistencia

En base a la Gua Gedis, disponemos de las pantallas semejantes para

cada fase del proceso, sin embargo cada pantalla tendr su propia

configuracin.

Densidad

Generalizamos los elementos que contiene cada pantalla a un total de 15

elementos como mximo, excepto en la pantalla de alertas, pues se trata

de los indicadores de todo el proceso. En todas las pantallas la densidad

es baja.

Simetra y Balance

Estandarizamos las pantallas de cada una de las fases en la cual se

visualiza en la parte superior el ttulo del proceso, en la derecha los

indicadores, en la parte izquierda las alarmas , en el centro los switchs de

control y el proceso; y en la parte inferior tres botones: alertas, principal

y ayuda

9.3. USO DEL COLOR

Visibilidad

Se debe elegir una gama de colores que sean visibles e identificables en

cada seccin de las pantallas.

Contraste con el fondo

Se ha seleccionado un fondo de color negro, el cual contrasta con las

letras de color blanco y el color gris de las maquinas del proceso. Este

contraste no afecta a la visin tras una exposicin prolongada de tiempo.

Designacin de colores

Dentro de la gama de colores seleccionada para el diseo, se utilizar

distintos tipos de colores para identificar un objeto o funcin de otro:

Informacin textual Color blanco

Maquinaria Color gris

Botones Color gris

Luces de alarma Color amarillo

Indicadores Color verde

9.4. SMBOLOS Y REPRESENTACIN DE EQUIPOS

Cada uno de los elementos implementados en el sistema son propios del simulador y

de fcil uso y reconocimiento.

Elemento Descripcin Grafica

Silo

Almacena las pipa en grandes

cantidades. Capacidad Total:

100 m3

Sinfn Transporta las pipas de una

maquina hacia otra

Noria Se encarga de elevar las pipas

de una maquina o otra

Limpiadora Limpia las pipas que vienen

del silo

Tolva

Almacena pipas y almacena

desechos. Se obtienen

aproximadamente 120 Kg de

turto por 1 Tonelada de pipas

de girasol

Elemento Descripcin Grafica

Caldera Reblandece las pipas

Prensa Muele las pipas y sale el aceite

por un lado y el turto por el otro

Decantadora Elimina por decantacin los

desechos

Filtradora Filtra y depura el aceite

Motobomba Impulsa el aceite a travs de las

tuberas

Depsitos

Almacena el aceite extrado y los

residuos sacados. Considerando

que por cada 1 ton de pipas se

extraen aproximadamente 250

litros de aceite y 42 litros de

residuos.

9.5. SENSORES Y ACTUADORES DEL PROCESO

Sensores

Todos los sensores utilizados en el proceso son para controlar nivel, son

analgicos y trabajan en el rango de 0 100.

Actuadores

Nombre Tipo Localizacin Proceso Tag Descripcin

Motor 1 Elctrico Sinfn 1 Lavado SILO Transportar las pipas desde el silo hacia la noria

Motor 2 Elctrico Noria 1 Lavado NoriaTP Elevar las pipas y las coloca en la lavadora

Motor 3 Elctrico Lavadora Lavado Limpiadora Lava las pipas

Motor 4 Elctrico Noria 2 Reblandecedor NoriaP Elevar las pipas y las coloca en la tolva principal

Motor 5 Elctrico Tolva Reblandecedor TolvaP Permite el paso de pipas hacia el sinfn 2

Motor 6 Elctrico Sinfn 2 Reblandecedor SinfinTP Transporta las pipas desde la tolva principal hacia la

caldera

Rel Elctrico Caldera Reblandecedor Caldera Reblandece las pipas

Motor 7 Elctrico Prensa Prensado Prensa Muele las pipas para extraer el aceite

Motor 8 Elctrico Noria 3 Prensado NoriaL Eleva el turto hacia la tolva de desechos

Motor 9 Elctrico Decantadora Tratamiento de

aceite Decantadora Elimina por decantacin las impurezas del aceite

Bomba 1 Elctrico Decantadora Tratamiento de

aceite BombaD Enva el aceite desde la decantadora hacia el filtro

Bomba 2 Elctrico Filtradora Tratamiento de

aceite BombaF

Enva el aceite desde el filtro hacia el tanque de

almacenamiento

Bomba 3 Elctrico Deposito

residuos

Tratamiento de

aceite BombaR

Enva el aceite desde la decantadora hacia el tanque

de residuos

Nombre Localizacin Alarmas Proceso Descripcin

Sensor 1 Silo HH / LL Lavado Sensor ultrasnico encargado de controlar el

nivel del nivel del Silo

Sensor 2 Tolva

principal HH Reblandecedor

Sensor ultrasnico encargado de controlar el

nivel de la tolva principal

Sensor 3 Tolva

Desechos HH Prensado

Sensor ultrasnico encargado de controlar el

nivel de la tolva de desechos

Sensor 4 Decantadora HH Tratamiento del

aceite

Sensor ultrasnico encargado de controlar el

nivel de la decantadora

Sensor 5 Depsito de

aceite HH

Tratamiento del

aceite

Sensor ultrasnico encargado de controlar el

nivel del depsito de aceite

Sensor 6 Depsito de

residuos HH

Tratamiento del

aceite

Sensor ultrasnico encargado de controlar el

nivel del depsito de residuos

9.6. DISTRIBUCIN DE LAS PANTALLAS

Pantalla principal (Extraccin de aceite)

Ilustracin 7 Pantalla principal del proceso

Pantalla de Lavado de pipas

Ilustracin 8 Pantalla de Lavado de pipas

Pantalla de Reblandecedor de pipas

Ilustracin 9 Pantalla Reblandecimiento de pipas

Pantalla de Prensado de pipas

Ilustracin 10 Pantalla de Prensado de pipas

Pantalla de Tratamiento del aceite

Ilustracin 11 Pantalla de Tratamiento del aceite

10. CONCLUSIONES

La gua GEDIS a pesar de no ser una norma, la serie de recomendaciones que provee se convierten fundamentales al momento de diseo de

interfaces HMI.

La distribucin simtrica de las pantallas, ofrece al usuario una fcil

comprensin del funcionamiento del sistema, adems que cada pantalla

tiene un botn de ayuda con las indicaciones de los procesos.

La visualizacin pertinente de las alarmas evita tragedias en la

produccin y alerta al usuario que acte con rapidez ante cualquier

evento.

11. BIBLIOGRAFA

Gua GEDIS (2013) RODRIGUEZ Penin, Sistemas SCADA, segunda edicin Elaboracin de aceite de girasol, disponible en:

http://www.aceitedegirasol.es/elaboracion-aceite-de-girasol.html,

extrado el 12 de noviembre del 2014.