Automatización de procesos en Industria Pesquera

Automatización Industrial 2014

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA Industria Pesquera Instituto Tecnológico Pesquero Informe Final

Curso: Automatización Industrial 27/06/2014


INDICE

INTRODUCCIÓN .................................... ................................................. .............1 1. DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL PROCESO PRODUCTIVO ..................................... ..................................................... ................ 2 2. OPERACIONES SUSCEPTIBLES DE SER AUTOMATIZADAS .................................... .............................................. .......... 5 3. PLAN DE AUTOMATIZACIÓN ...................... ...................... 10 4. INSTRUMENTACIÓN .................................... .................................... 12 5. PROGRAMACION ..................................... ......................................... .... 28 6. SCADA....................................... ......................................................... .................... .. 33 7. APLICACIÓN ROBÓTICA ............................. ............................. 38 8. COSTOS .................................... ...................................................... .................... .. 42 9. CONCLUSIONES .................................. .......................................... ........ 46 BIBLIOGRAFIA .................................... .................................................. .............. 47


Introducción

Para satisfacer las necesidades fisiológicas, en este caso la de alimentación el hombre desde tiempos antiguos ha recurrido a la pesca, la cual se ha ido desarrollando a través de los años gracias a la innovación del hombre hasta llegar a construir instrumentos de captura. Por eso se sabe que la industria del pescado inicio sus procesos de forma manual para luego utilizar las máquinas y ahora la mayoría de las plantas pesqueras están automatizadas aun 75 %. Hoy en día aparecen más tecnologías de producción para automatizar los procesos y hacerlos más eficientes y eficaces, una industria que está en apogeo tecnológico es la pesquera debido a la expansión económica que vive nuestro nues tro país y a las expectativas de un mercado en desarrollo. La industrialización incluye todos los procesos que tienden tienden a la conservación y la transformación del pescado, además ayuda a la conservación del pescado como materia prima, tomada como base b ase para otros procesos como la harina de pescado; y en alimento, el cual, junto con la energía puede ser transformado en proteínas.

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1. DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL PROCESO PRODUCTIVO

PESCADO ENTERO, GG, HG, HGT, MARIPOSA FRESCO REFRIGERADO RECEPCIÓN DE MATERIA PRIMA

RECEPCIÓN DE EMPAQUES,EMBALAJES Y ETIQUETAS

ALMACENAMIENTO ALMACENAMIENTO REFRIGERADO

ALMACÉN DE EMPAQUES,EMBALAJES Y

NO ¿ENTE RO?

CORTE/EVISCERADO

SI LIMPIEZA LAVADO

ENFRIADO

ACONDICION ACONDICIONAMIENTO AMIENTO

EMBOLSADO

PESADO

ENCAJADO

DESPACHO A CÁMARA REFRIGERADA

ALMACENAMIENTO ALMACENAMIENTO EN CÁMARA REFRIGERADA

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A. RECEPCION DE MATERIA PRIMA La materia prima ingresa refrigerada por la puerta de ingreso de la Sala # 1 o en la rampa de recepción. Si se trata de materia prima congelada proviene de cámaras de almacenamiento o del túnel de congelación. B. ALMACENAMIENTO REFRIGERADO Los operarios colocan manualmente hielo y agua (cremolada) sobre el producto en espera de su proceso manteniendo la temperatura de este inferior a 4° C. C. CORTE / EVISCERADO El operario retira la cabeza, vísceras, aletas y/o agallas del pescado según sea el caso. D. LIMPIEZA Cuando se trata de producto fresco el operario lava con agua de la red para eliminar eliminar cualquier resto de vísceras, sangre o materias extrañas. Cuando se trata de producto congelado los operarios con ayuda de cuchillos y escobillas, retiran escarcha o cualquier materia extraña del producto cortado. E. LAVADO En un tanque insulado (dyno) acondicionado con una salida de agua. El operario designado prepara una solución de agua y hielo a una concentración requerida de cloro libre residual (ppm) la cual debe tener una temperatura menor a 4° C. El operario designado puede hacer el lavado de 2 maneras: Acciona la salida de agua del tanque para dejar caer la solución sobre el producto que se encuentra en las canastillas las mismas que se hacen rotar para obtener un lavado uniforme. Acciona la salida de agua del tanque para dejar caer la solución sobre el producto que se encuentra en una mesa cribada, luego se recoge el producto en canastillas. F. ENFRIADO El operario designado traslada el coche hacia el túnel de congelación para que el producto alcance una temperatura de -20°C en su centro térmico.

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G. ACONDICIONAMIENTO El producto congelado es trasladado hacia una sala previamente limpia, donde se separa el producto de las láminas y materiales utilizados en la congelación. El producto congelado protegido con mantas térmicas es trasladado hacia la sala de empaque. Si el cliente requiere glasear el producto, los operarios proceden a colocar el producto en recipientes plásticos y sumergen en tanques insulados (dynos) con agua helada por segundos, hasta que toda la superficie del producto congelado quede adecuadamente cubierto por una capa protectora de hielo. H. PESADO Cuando se trata de un producto fresco, el operario pesa en canastillas el producto a ser encajado según especificación del cliente. Cuando se trata de un producto congelado el operario pesa en canastillas el producto a ser embolsado según especificación del cliente. I. DESPACHO O TRASLADO A CAMARA REFRIGERADA El producto es trasladado hacia las cámaras de almacenamiento refrigerado donde se mantiene una temperatura inferior a – 20 °C. J. ALMACENAMIENTO EN CAMARA REFRIGERADA El producto estibado y rotulado es almacenado en cámaras de congelado donde se mantiene a una temperatura inferior a – 20 °C. K. EMBOLZADO Y ENCAJADO El operario designado coloca el producto dentro de la bolsa previamente limpia e integra según presentación requerida por el cliente. El operario designado coloca el producto (embolsado o no embolsado), dentro de cajas previamente limpia e integra acondicionado con gel pack( aplica para producto refrigerado), según presentación requerida por el cliente. Se colocan las etiquetas en las cajas, las cuales deben contener como mínimo el nombre, fecha de producción y/o fecha de vencimiento, número de orden de fabricación, registro sanitario, temperatura de almacenamiento , entre otros. Para el caso de Pescado Refrigerado (solo si la especie tiene la probabilidad de peligro de parásitos - Anisakis), se debe indicar en la etiqueta el forma de consumo.

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2. OPERACIONES SUSCEPTIBLES DE SER AUTOMATIZADAS TRASLADO DE RECEPCIÓN A ALMACENAMIENTO: Debido a las grandes cantidades de kilogramos que lo operarios tienen que llevar consigo desde la recepción al almacén; se ha visto por conveniente automatizar este proceso, lo que se propone es la fabricación e implantación de fajas transportadoras lo cual hará que el traslado sea más rápido y a la vez se cuidara la seguridad y la salud de los trabajadores, haciendo así que estos se cansen menos y puedan realizar otras actividades con mayor energía. El funcionamiento de esta faja se hará por medio de botones los cuales puedan ordenar el avance o detenimiento de la faja según crea conveniente el operario que se encuentre en el almacén vigilando la llegada del pescado. Es importante precisar que la faja contará con las medidas del ancho de las cajas que contienen el pescado para no ocupar más espacio del necesario.

Ayuda que produce esta automatización: Seguridad.

Figura 1 :http://profundidad.net/blog/fisketorget-el-mercado-de-pescado-de-bergen 5


LIMPIEZA: Se propone automatizar este proceso puesto que el pescado posee escamas que son difíciles de arrancar y muchas veces no se puede hacer la limpieza completa, esta operación tarda un tiempo considerable y retrasa los demás procesos, lo que se desea implementar es un mecanismo compuesto por rejillas que con el movimiento que se genere de izquierda a derecha vayan extrayendo las escamas del pescado, de esta manera se podrá realiza esta operación con varios a la vez y de una manera mucho más sencilla con un simple accionar.

Ayuda que produce esta automatización: Calidad, Ahorro de Desechos y Laboral (Ahorro en salarios).

Pescado

Figura 2: http://micomidaartesanal.blogspot.com/2014/01/pescado-la-talla.html

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LAVADO: El lavado del pescado es una parte muy importante pues permite que éste se libere totalmente de las escamas anteriormente sacadas. Se recomienda instalar mangueras a presión y además un sistema con pinzas de tal manera que los pescados pasen uno a uno mientras las mangueras sueltan chorros considerables de agua a presión limpiando en su totalidad al pescado de escamas las cuales saldrán disparadas por la presión del agua.

Ayuda que produce esta automatización: Calidad y Laboral (Ahorro en salarios).

Figura 3: http://www.poberaj.com.ar/pdf/descargas/catalogo-security-hoses-stopflex poberaj-sa.pdf

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EMBOLSADO Para este proceso recomienda usar un mecanismo compuesto por tubos por los cuales se transporte el pescado, estos poseerán una conexión final a unas bolsas, además es importante precisar que se necesita un sensor el cual indique cuando la bolsa se encuentre totalmente llena para que no sigan cayendo más pescados. La actividad de llenado de bolsas es sumamente repetitiva para los operarios pues además de generar gran cansancio ocasiona una gran pérdida de tiempo.

Ayuda que produce esta automatización: Calidad y Laboral (Ahorro en salarios).

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CORTADO EN TROZOS: El proceso de cortado además de ser muy minucioso puede generar daños a los operarios, se ha visto por conveniente automatizar este proceso puesto que se necesita demasiada precisión que la mano humana muchas veces no posee.

Ayuda que produce esta automatización: Calidad, Ahorro de Desechos y Laboral (Ahorro en salarios). Se implementará una cortadora. La que se propone para la implementación es :

Características: - Cuchilla protegida por aro. - Cubre cuchilla con dispositivo de seguridad. - Sistema eléctrico baja tensión 24 V. - Pulsadores de marcha-paro. - Placa de pinchos de agarre producto desmontable. - Índice de protección IP65. - Cortadora integrada de acero inoxidable 18/10. - Cuchilla alemana G+B. - Afilador incorporado automático. - Espesor de corte: 0-25 mm. Figura 4 :http://www.procepez.com.ar/index-es.html

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3. PLAN DE AUTOMATIZACIÓN TRASLADO DE RECEPCIÓN A ALMACENAMIENTO: Al transportar la grandes cantidades de kilogramos se usara una faja transportadora la cual será activada por un botón que será un dispositivo todo o nada, ya que tendrá solo las funciones de encendido y apagado, la velocidad de la faja dependerá del peso a trabajar, se usara un sensor transductor de peso a velocidad para obtener la velocidad actual y luego un transductor que convierta la velocidad a una señal eléctrica(voltaje o corriente),luego se usara un acondicionador de señal para hacer aceptable la señal eléctrica por el controlador, la señal eléctrica a la salida del acondicionador de señal se usara para que el controlador compare la información de la velocidad de trabajo con la señal eléctrica que lleva la información de la velocidad actual de la faja, y a través de un actuador (motor, servomotor) se regule el avance de la faja, esto se hace con la finalidad de que la materia prima no se deslice de la faja por altas velocidades ni que vaya con lentitud y afecte la productividad.

LIMPIEZA: La máquina encargada de retirar las escamas del pescado tiene una velocidad lineal optima a la que se dará el movimiento de vaivén de la rejilla, la velocidad actual del movimiento de vaivén debe ser registrada por un sensor de velocidad que luego enviara una señal eléctrica hacia un controlador(PLC o microcontrolador) que realizara el proceso de comparación entre la velocidad actual y la óptima para luego enviar una señal de respuesta hacia el controlador del actuador para ampliar la señal y que sea aceptable para el motor(actuador) que se encargara de accionar el movimiento de la rejilla.

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LAVADO: En el lavado se usaran mangueras que emitan un chorro a presión para retirar por completo las escamas en el pescado, la velocidad de flujo de las mangueras se medirá con un sensor de flujo el cual enviara una señal eléctrica hacia un controlador para que compare el flujo de trabajo con el flujo actual medido para luego enviar una respuesta hacia un actuador que puede ser una bomba para que regule el flujo de agua en las mangueras.

EMBOLSADO: Se va a llenar el pescado entero, cada bolsa debe tener un numero de pescados (3), por ello se usara un tubo que lleve los pescados hacia cada bolsa, para detectar que el número de pescados enteros por cada bolsa sea el correcto se usara un sensor de proximidad que detecte que el número de pescados que pasen por cada tubo sea de tres la función de este sensor es el conteo de pescados por bolsa.

CORTADO EN TROZOS: Se usara una maquina cortadora, los pescados serán ubicados por los operarios entre los dientes de una faja dentada hacia un arreglo de cuchillas circulares afiladas ubicadas de forma que su radio sea perpendicular a la longitud del pescado la faja avanzara hacia las cuchillas, aquí se deberá controlar la velocidad a la que gira la cuchilla con el fin de evitar que a altas velocidades la cuchilla haga que el pescado sea arrojado de la faja y que a bajas velocidades la cuchilla se atore con el pescado, la variable a medir será la velocidad angular a través de un sensor transductor que reciba la velocidad angular y que emita una señal

eléctrica(corriente

o

voltaje)

hacia

un

controlador(PLC,computadora,microcontrolador,etc) que compare la señal optima de velocidad angular con la señal actual para luego enviar la señal de respuesta hacia el motor que produce el movimiento de la cuchilla.

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4. INSTRUMENTACIÓN TRASLADO DE RECEPCION A ALMACENAMIENTO Para poder implementar esta actividad se ha considerado:

1. ACTUADOR Se implementará un motor trifásico; a continuación se detallarán las características en su ficha técnica:

Figura 5: http://www.logismarket.com.mx/festo/unidad-de-motor/12991285441250408260-p.html El MTR-DCI es un servomotor innovador con electrónica funcional integrada, para tareas de posicionamiento. Cuatro componentes en un solo cuerpo En la unidad MTR-DCI están integrados el motor, el reductor, el controlador y la electrónica funcional. Por ello se puede prescindir del armario de maniobras y de un complicado cableado.

Seguridad Con la electrónica funcional y la unidad de control se prescinde del cableado y mejora la compatibilidad electromagnética. Con funciones adicionales de control incluidas. 12


Puesta a punto sin complicaciones Puesta en funcionamiento completa en el propio MTR-DCI mediante el display opcional o en el PC con el software FCT (Festo Configuration Tool) de menú claramente estructurado. En ambos casos, siempre se controlan todos los parámetros.

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Algunas características Diseño compacto. Perfil de superficies lisas, resistente a la suciedad. Motor de corriente continua con reductor y codificador. Relación del reductor: 7:1; 14:1, 22:1 Clase de protección IP54 Función de posicionamiento 16 movimientos (incluyendo el recorrido de referencia). Aceleración y deceleración constantes. Regulación de posiciones Funciones de seguridad Control de temperatura. Control de la corriente. Detección de caídas de tensión. Detección de errores de seguimiento. Detección de posiciones finales mediante software. Accionamiento sencillo mediante Conexión I/O. Profibus. CANopen. DeviceNet. Tamaño: 32, 42, 52,62 Par de apriete: 0.15 -11.66 Nm Tensión: 24,48 V DC Corriente Nominal 0.73-6.19

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2. ACONDICIONADOR DE SEÑAL Para esta parte del proceso haremos uso de un acondicionador de señal ZMD31010, las especificaciones del acondicionador que usaremos se detallarán a continuación: El ZMD31010, un circuito integrado de bajo coste para amplificación y corrección de alta precisión de señales de sensores de puente resistivo. La compensación digital del "offset" del sensor, la sensibilidad, la deriva en temperatura y la no linealidad se consiguen con un procesador digital de señal interno que ejecuta un algoritmo de corrección con coeficientes de calibración almacenados en una memoria no volátil EEPROM. El ZMD31010 es ajustable a prácticamente todos los sensores de puente resistivo del mercado. Los valores del puente medidos y corregidos se sacan a través del pin SIG, que se puede configurar como salida de voltaje analógico o como salida digital serie de un sólo hilo. El interfaz serie digital de un hilo se puede usar también para el proceso de calibración desde el PC, para programar una serie de coeficientes de calibración en la EEPROM interna. Por tanto, el ZMD31010 y el sensor se enlazan digitalmente. Esto permite obtener una mayor precisión y ahorrar el tiempo y el coste asociado a un ajuste por recorte de dispositivo externo o láser .

Figura 6: http://www.sagitron.com/productos/activos/zmdi/387-zmd31010-acondicionador-de-senal-de-bajo-coste-parasensores 14


3. SENSOR TRANSDUCTOR DE PESO VELOCIDAD Se empleará un sensor transductor marca SITRANS WS100 de la empresa SIEMENS, a continuación se detallarán sus principales características: SITRANS WS100 es un sensor de velocidad que se acciona mediante el eje del tambor y está acoplado magnéticamente. Resulta idóneo para los sectores de áridos y canteras y la industria de materias primas. Combinado con una báscula de cinta, el sensor de velocidad SITRANS WS100 emite señales a un transmisor (Milltronics BW100/BW500 o módulo SIWAREX FTC), el cual calcula la capacidad de transporte. Pesa solo 1,22 kg (2,68 lbs) y es muy resistente, lo que facilita la instalación y alarga la vida útil del cojinete. El WS100 convierte el giro del eje en una secuencia de impulsos de 8 impulsos por revolución. Estos impulsos se envían a un transmisor Milltronics para básculas de cinta. El transmisor procesa estos impulsos y calcula a partir de ellos los valores de velocidad de la cinta, capacidad de transporte y volumen acumulado. En aplicaciones sin báscula de cinta, el WS100 puede utilizarse para vigilar la velocidad en caso de conexión directa a un PLC. La versión WS100 IS con seguridad intrínseca incluye un detector inductivo de proximidad que transfiere los impulsos a través de un amplificador de aislamiento para atmósferas potencialmente explosivas.

Detalles 

Impulsos 8 por revolución

Ventajas Pequeño y ligero Buena resolución para mediciones precisas, idóneo para velocidades de eje variables Larga vida útil del cojinete 

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Figura 7:http://www.automation.siemens.com/mcms/sensor-systems/es/sistemas-de-pesaje-ydosificacion/b%C3%A1sculas-de-cintas-transportadoras/sensores-de-velocidad/Pages/sensor-de-velocidad-sitransws100.aspx#Detalles 15


4. TRANSDUCTOR DE CORRIENTE ELECTRICA Se hará uso de un transductor PCE-P17I, las especificaciones técnicas son mostradas a continuación:

Figura 8: http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/sistemas/separador-senal-pce p17i.htm

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Figura 9: http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/sistemas/separador-senal-pce p17i.htm

COSTOS EMPLEADOS EN EL TRASLADO DE RECEPCION HACIA EL ALMACENAMIENTO: El costo de los dispositivos a emplear en este proceso son: TRASLADO DE RECEPCIÓN A ALMACÉN

COSTO(S/.)

SENSOR DE PESO

155

TRANSMISOR VOLTAJE CORRIENTE

116.67

CONTROLADOR DE PESO

388.77

TRANSDUCTOR

170

ACTUADOR

840

TOTAL

1670.44

De esta manera obtendremos un costo total de: S/. 1670.44

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LIMPIEZA Para poder implementar esta actividad se ha considerado: 1. SENSOR DE MOVIMIENTOS LINEALES POR ULTRASONIDO (P, V, A) PASCO - PS-2103ª:

Para medir la velocidad de desplazamiento de la parrilla de limpieza de pescados 

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Mide distancias utilizando el tiempo de ida y vuelta de un eco ultrasónico La interface presenta las mediciones como posición, velocidad y/o aceleración Rango: 15cm a 8m Resolución: 1mm

Aplicaciones típicas: estudio de MRU, MRUV, MAS, MAC y p en choques Figura 10: http://www.tecnoedu.com/Pasco/PS2103A.php

2. TRANSDUCTOR Se usará un sensor de las mismas especificaciones técnicas que las usadas en el proceso de traslado al almacén.

3. CONTROLADOR Para este procedimiento se usará un controlador Módulo lógico PCE-SR12-MTDC con las siguientes especificaciones: - Memoria de programas de 64 k - Hasta 128 bloques de función - Reloj en tiempo real

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- Pantalla LCD opcional - 8 entradas digitales (de las cuales 6 se pueden usar de entrada analógica)

Figura 11: http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/sistemas/modulo-logico-sr12mtdc.htm

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Automatización Industrial 2014 Fuente: http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/sistemas/modulo-logico-sr12mtdc.htm

4. ACTUADOR Se usará un sensor de las mismas especificaciones técnicas que las usadas en el proceso de traslado al almacén.

COSTOS EMPLEADOS EN EL PROCESO DE LIMPIEZA SON: El costo de los dispositivos a emplear en este proceso son:

LIMPIEZA

COSTO(S/.)

SENSOR DE VELOCIDAD

120

TRANSMISOR

170

CONTROLADOR

388.7

TRANSDUCTOR

182.72

ACTUADOR(SERVOMOTOR)

1960

TOTAL

2821.42

El costo total en esta etapa es: S/. 2821.42

LAVADO SENSOR DE FLUJO DE AGUA: Usado para medir el caudal de agua que fluye por la bomba de agua hacia las mangueras.

Figura 12: http://www.aguamarket.com/productos/product os.asp?producto=17277&nombreproducto=sen sor+de+flujo+electromagnetico+

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Automatización Industrial 2014 Datos básicos

Lugar del origen: China (Continental)

Marca: HBLD

Número de Modelo: matel medidor de flujo de rotor

Cámara Material:: Acero inoxidable, acero al carbono

Fuente de alimentación: 85~265VAC 45~63HZ

Tamaño de la tubería:: DN10~DN1200

Precisión:: hilo: 0.5 clase, clase 1.0

Repetibilidad Precisión: +/0.1%

corriente de salida: 4~20mADC

presión de trabajo:: tubería: DN10 ~ DN65: ≤ 2.5MPa

Garantía:: 20 meses

vida:: 5-7 años

Características:

1.No movimiento y las piezas de flujo bloqueados en la tubería, casi sin pérdida de presión adicional en la medición. 2. Measurements resultados son independientes de parámetros físicos, tales como la distribución del flujo, presión del fluido, la temperatura, la densidad y la viscosidad. 3. En la modificación de las instalaciones del campo de medición disponibles. Pantalla 4.LCD, fácil de usar y fácil de operar. 5. Using dispositivos SMD y la tecnología SMT. 6. Using procesadores integrados de 16 bits con alta velocidad y alta precisión, la mejora de la estabilidad de la medición. 7. Anti - interferencia, la fiabilidad, la medición se extienden hasta 150:1. 8. Ultra bajo interruptor de EMI, amplio rango de tensión de alimentación. Salida de señal de comunicación digital 9.RS485, RS232, Hart y Modbus. Función 10.Self comprobación.

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3. BOMBA DE INYECCIÓN La bomba de alta presión fuerza el combustible al acumulador de alta presión (riel). Aquí el combustible permanece listo para la inyección a la presión apropiada para las condiciones de operación particulares del motor. Los requerimientos del conductor son tomados a través del pedal del acelerador por la Unidad de Control. Ésta entonces usa el mapeo para calcular la presión de inyección requerida y la duración de la misma (especificando la masa de combustible) así como el instante de la inyección. Cada cilindro del motor tiene una válvula solenoide o un cristal piezoeléctrico, los puntos de apertura y cierre definen el comienzo y el fin de la inyección. El sistema Common Rail (CRS), es un sistema de inyección de tipo acumulador. La clave en la diferencias con otros tipos de sistemas de inyección es en la presurización y en los procesos de inyección los cuales son completamente independientes el uno del otro. El sistema tiene la capacidad de realizar múltiples inyecciones y flexibilidad para modificar cada inyección según los requerimientos. Con esto se logra un rendimiento mayor del motor en cuanto a economía de combustible, respuesta dinámica y suavidad de marcha.

El sistema CR consta de: – Sistema de baja presión con bomba de pre

alimentación y filtro. – Riel. – Bomba de alta presión. – Inyectores. – ECU con sensores e interface

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Figura 13: http://www.aficionadosalamecanica.net/diesel-sistemas.htm

4.

TRANSDUCTOR

Se usará un sensor de las mismas especificaciones técnicas que las usadas en el proceso de traslado al almacén. 5.

CONTROLADOR

Se usará un controlador de las mismas especificaciones técnicas que las usadas en el proceso de Limpieza. COSTOS

LAVADO

COSTO(S/.)

SENSOR DE FLUJO

1120

CONTROLADOR

388.7

TRANSDUCTOR

182.72

BOMBA

1260

TOTAL

2951.42

El costo total en esta etapa del proceso es: S/. 2075.95 23


CORTADO EN TROZOS Para poder implementar esta actividad se ha considerado:

1. SENSOR TRANSDUCTOR QUE RECIBA VELOCIDAD ANGULAR El sensor transductor que mide velocidad angular o también llamado potenciómetro, monovuelta y multivuelta de ASM están pensados para la medida de una forma económica y robusta la posición angular con muy buenos resultados. El elemento sensor es un potenciómetro bobinado de alta linealidad, que permite medir ángulos estándar de 90º, 180º, 345º, 1800º y 3500º, lo que nos proporciona giros de media, tres cuartos y vuelta completa en la versión monovuelta y de 5 y 9.5 vueltas en la versión multivuelta. El formato es el de un sensor robusto para la industria más exigente, con carcasa de aluminio, sellado IP67 y salida conector. Dispone de diferentes opciones para el anclaje frontal. Principales características: Rangos de medida: 90º, 180º, 345º, 1800º y 3500º. Linealidad: 0.1% y 0.05% opcional. Salida: Amplificada 4-20mA y 0-10V. Formato: Frontal redondo y cuadrado. Sellado IP67 con conector .

Figura 14: http://www.directindustry.es/fabricante-industrial/potenciometro-67589 _3.html

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2. ACTUADOR Se usará un actuador con las mismas especificaciones técnicas que las usadas en el proceso de traslado al almacén.

3. CONTROLADOR Se usará un controlador de las mismas especificaciones técnicas que las usadas en el proceso de Limpieza. COSTOS Cortado en trozos

Costo(S/.)

Sensor de velocidad angular

700

controlador

388.7

transductor

182.72

motor

840

total

2111.42

El costo total en esta etapa del proceso es: S/. 2111.42

EMBOLSADO Para poder implementar esta actividad se ha considerado: SENSOR DE PRESENCIA: Para detectar la presencia de tres pescados los cuales serán

impulsados por el compresor, el impulso eléctrico para que los pescados sean impulsados será efectuado por el controlador.

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Ficha Técnica:        

Ángulo de detección120º Distancia de detección10 m Color Blanco Consumo permitido500w Uso Interior/Exterior Regulación2-2000 Lux Medidas50 x 80 x 120 mm Alimentación230V 50Hz

Figura15:http://www.leroymerlin.es/fp/13598746/detector-de-movimientosteinel-blanco-is1&idCatPadre=250381&pathFamilaFicha=3907

1. COMPRESOR Diseñado para trabajos pesados de uso industrial, el compresor STARLINE eléctrico de dos etapas de trabajo proporcionan la fiabilidad y el rendimiento que son ideales para la mayoría de las aplicaciones y los usuarios, incluyendo servicio de la automatización, talleres de reparaciones, mantenimientos de flotillas, talleres mecánicos, líneas de producción y fabricación, carpinterías, llanteras, lavados de autos, mantenimiento en general / talleres y granjas.10 H.P. montados en un tanque de 500 litros agilizan el llenado y recuperado de aire.

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Figura 16: http://www.starline.com.mx/1000h500lt/ Costo en el proceso de embolsado por implementación de la automatización:

EMBOLSADO SENSOR DE PRESENCIA TRANSMISOR CONTROLADOR TRANSDUCTOR COMPRESOR TOTAL

COSTO(S/.) 168 170 388.7 182.72 4617.2 5358.62

Costos totales por área: COSTO(S/.)

TRASLADO DE RECEPCION A ALMACEN LIMPIEZA LAVADO EMBOLSADO CORTADO EN TROZOS TOTAL

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1670.44 2821.42 2951.42 6308.62 2111.42 15863.32


5. PROGRAMACION Descripción del diagrama P&ID Como hemos dispuesto automatizar cuatro áreas de producción: transporte, limpieza, embolsado y cortado en trozos, diagramamos en la figura.

TRASLADO DE RECEPCIÓN A ALMACENAMIENTO: Se usara un sensor de peso (WE-100), el cual enviara una señal eléctrica hacia un transmisor (WIT-100), que adecuara la señal para el controlador del proceso (WIC-100), este evaluara la condición optima de velocidad y enviara una señal eléctrica al transductor de corriente a voltaje (WY-100), para accionar el servomotor eléctrico que dará la velocidad adecuada para la faja transportadora y así los pescados no se deslicen de la faja y caigan al suelo.

Fuente : Elaboración Propia 28


LIMPIEZA: El sensor de velocidad (SE-101) medirá la velocidad con la que se mueve la rejila,este sensor envía una señal eléctrica hacia un transmisor que se encargara de adecuar la señal para que el controlador8SIT-101) regule la velocidad de movimiento de vaivén de la rejilla, el controlador(SIC-101) enviara una señal hacia un transductor(SY-101) que cambiara la señal eléctrica a la salida del controlador en una señal voltaica para accionar el servomotor y así poder controlar el vaivén de la rejilla.

Fuente : Elaboración Propia

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LAVADO: El sensor (FE-102) recibirá una señal hidráulica de la tubería que alimenta a las mangueras a presión, este sensor enviara una señal eléctrica hacia el transmisor(FIT-102) para que a la salida de este se envie una señal acondicionada para el controlador(FIC-102) el cual evaluara la condición óptima para el flujo de la tubería, este controlador enviara una señal hacia el transductor (FY-102) para que altere la señal eléctrica en señal voltaica hacia la bomba que impulsa el flujo de agua.


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EMBOLSADO: Se usara un sensor de presencia(YE-103) que detectara el pase de 3 pescados, luego se aplicara un transmisor de señal(YRT-103) para que envie la señal correcta al controlador(YIC-103) que se encargara de contar el pase de 3 pescados, el controlador enviara una señal hacia el transductor (YY-103) el cual mantendrá el funcionamiento del compresor de aire mientras no se hayan contados los 3 pescados.


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CORTE Y VISCERADO: El sensor(SE-104) medirá la velocidad de rotación de la cuchilla y enviara una señal eléctrica hacia el transmisor(SIT-104) el cual acondicionara la señal para que el controlador(SIC-104)evalué la velocidad optima del proceso y luego usando un transductor(SY-104) se podrá alterar la velocidad de la cuchilla usando el servomotor.

Fuente: Elaboración Propia

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6. SCADA: Partes del Sistema SCADA

1.-Interfaz Hombre-Máquina HMI (Human-Machine Interface) Como interface se puede hacer uso del software Lookout, la interface HMI presenta al ser humano un esquema de la planta donde se aprecian los sensores, actuadores, controladores, es como si la persona se encontrara en la planta, además este software permite alterar variables tales como flujo, presión, temperatura y visualizar alarmas. 2-Ordenador Central o MTU (Master Terminal Unit) Las principales funciones del MTU serán: _Interrogar en forma periódica a las RTU’s, y les transmite consignas; siguiendo

usualmente un esquema maestro-esclavo. _Actúa como interface al operador, presentando información de las variables a medir, realizando seguimiento de alarmas, y guardando la información recopilada de los mecanismos que supervisa. _Puede ejecutar software especializado que cumple funciones específicas asociadas al proceso supervisado por el SCADA. Por ejemplo, software para detección de pérdidas en un oleoducto.

Figura 17: http://ivanferreyra-colon.blogspot.com/2012/09/sistema-scada.html

33


Características: *Procesador Core i3 2100 3.10 GHZ *Memoria Ram 4 Gb DDR3 1333MHZ *Disco Duro 500GB *Mainboard LGA 1155 S/V/R H61MGC *Multigrabador DVD-SATA *Lector de Tarjetas Digitales *Tarjeta Red Inalambrica D-Link *SO Win 8 *Mouse/Teclado/Parlante/Pantalla

Figura 18: http://nuestromercado.clasificados.pe/aviso/128782-mouse-micronics-titanium-minimic-m318

Costo total=S/. 1350. 34


3.- Ordenadores Remotos o RTUs (Remote Terminal Unit) El RTU debe tener una posición estratégica, una característica del uso del RTU es que debe estar en una posición alejada del MTU ya que los sistemas SCADA pueden ser usados en su capacidad máxima en áreas de extensión amplia. Estos RTU deben no necesitan tener un HMI ya que la que poseerá la interfaz será el MTU, por lo tanto los RTU tendrán como función el ejecutar la aplicación SCADA usada para comandar los elementos finales de control.

Figura 19: http://nuestromercado.clasificados.pe/aviso/128782-mouse-micronics-titanium-minimic-m318

Características:    

PROCESADOR DUAL CORE DE 2.6 GHZ PLACA CHIPSET INTEL G41 2 GB RAM DDR3 DISCO DURO 320 GB

Costo total=S/. 460

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4.-Bus de Campo El bus usado será PROcess FIeld BUS el cual es el que ofrece mayor rendimiento, El objetivo de un bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional bucle de corriente de 4-20 mA. 3.-Instrumento de campo Abarcan los instrumentos que se encargan de la automatización o control del sistema (PLCs, controladores de procesos industriales, y actuadores en general) así como los que se encargan de recibir la información de variables (sensores y alarmas). COSTOS DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA SCADA

SCADA MTU RTU SOFTWARE USO INTERNET TOTAL

CANTIDAD 3 5 1

TOTAL(S/.) 1350

4050

460

2300

90

90 200 6640

36

S/./MES


Fuente : Elaboración Propia 37


HMI

Fuente: Elaboración Propia

38


7. APLICACIÓN ROBÓTICA Debido a la gran exigencia que existe en el mercado, y el aumento de la demanda por parte de los clientes; las empresas se ven obligadas a implementar sistemas que contribuyan en la mejora de la eficiencia y a la vez; agilicen los procesos de producción. En el caso de la empresa pesquera hacia la cual nos enfocamos, se propone la implementación de un robot en el área de Cortado en trozos, esto debido a que es una operación en la cual se necesita de bastante agilidad y precisión; por lo cual el uso del robot nos garantizaría estos aspectos anteriormente mencionados. Cabe resaltar que la elección se realizó debido a que se considera este proceso como el más crítico, por los parámetros bajo los cuales se rige y debido a que en muchas oportunidades es el proceso que genera mayor cantidad de demoras; lo cual atrasa la producción global. El robot que se propone implementar será el encargado de colocar los pescados en las cortadoras de manera que esta operación se realice con mayor precisión; previniendo además que se cometan errores irremediables debido al cansancio que esta acción genera en los operarios., su funcionamiento se hará de la siguiente manera:    

El robot se dirigirá hacia los pescados Procederá a coger un pescado Se colocará el pescado en la máquina cortadora El brazo robótico regresará por otro pescado, esta acción se repetirá las veces que sea necesario.

Las características del brazo de robot a implementar son: 1. Calidad permanente siempre bajo control 2.Cuando se trata de robots con brazos articulados, Mitsubishi Electric juega en todas las ligas con sus modelos de 5 y de 6 ejes para tareas de manipulación de entre 1 y 12 kg de carga. 3. Clase compacta de alto rendimiento 4. Máximo rendimiento en fuerza y en alcance

39


Figura 20: http://www.directindustry.es/prod/mitsubishi-electriceurope/robots-articulados-12225-56839.html

COSTO DEL BRAZO ROBOT: S/. 20 000

40


APLICACIÓN CNC:

Según lo investigado se puede aplicar CNC al proceso de corte (cortado del pescado en trozos más finos) ya que se necesita una cortada más fina y geométrica en las cuchillas cortadoras. Dentro de este proyecto se considera que la cortadora Sierra por cinta de corte automático es la más precisa para realizar la operación ya que es se puede controlar electrónicamente la velocidad de avance y la velocidad de corte, y con este control se consigue aumentar o disminuir el número de cortes. Gracias a esta máquina este proceso genera mayor producción por hora, lo que nos genera mayor rendimiento a corto y largo plazo.

Figura 21: http://www.palinox.com/maquinas-corte-sc-auto.html

Especificaciones de la sierra por cinta de corte automático -Plato alimentador de 6 a 8 utillajes de sujeción. Estos son fáciles de intercambio dependiendo del producto. -Construido totalmente con acero inoxidable, inclusive las poleas. -Idónea para ambientes hostiles de altos niveles de humedad. -Fácil acceso a la limpieza diaria, lo que permite más flexibilidad a la hora de realizar el mantenimiento. -Tiene todas las seguridades requeridas según norma. 41


8. COSTOS A continuación se mostrarán las tablas con los costos de materiales en cada proceso, lo que cuesta implementar el SCADA, el costo del brazo robótico y la aplicación del CNC. Traslado de recepcion a almacen Costo(S/.)

Sensor de peso Transimor voltaje corriente Controlador de peso transductor Actuador total Limpieza

Sensor de velocidad transmisor controlador transductor actuador(sevomotor) total Lavado Sensor de flujo controlador transductor bomba total Embolsado Sensor de prescencia Transmisor controlador Transductor Compresor total Cortado en trozos Sensor de velocidad angular controlador transductor motor total costo total

155 116.67 388.77 170 840 1670.44 Costo(S/.) 120 170 388.7 182.72 1960 2821.42 Costo(S/.) 1120 388.7 182.72 1260 2951.42 Costo(S/.) 168 1120 388.7 182.72 4617.2 6308.62 Costo(S/.) 700 388.7 182.72 840 2111.42 15863.32 42


La tabla presentada indica todos los costos de los sensores, transmisores, controladores, transductores y actuadores que se utilizan en el proyecto. Además en la siguiente página se presenta una tabla con las principales características respectivas de cada uno. Resumiendo la tabla: Costo(S/.) Traslado de recepcion a almacen 1670.44 2821.42 Limpieza 2951.42 Lavado 6308.62 Embolsado 2111.42 Cortado en trozos Total

15863.32

Además se presenta la tabla de los costos del SCADA por cantidad de unidades a necesitar. SCADA Cantidad MTU 3 RTU 5 Software 1 Uso internet Total

total(S/.) 1350 4050 460 2300 90 90 200 S/./mes 6640

Por último se presenta los costos de implementar el CNC y el brazo robot, los dos serán implementados en el proceso de cortado en trozos del pescado.

CANTIDAD COSTO(S/.) CNC SIERRA CORTADORA 1 11200 ROBÓTICA BRAZO ROBOT 1 20000 31200 En total se necesita 53704 soles para levantar nuestro proyecto con todos los cambios realizados, para tal situación se ha decidido invertir 50 % con las ganancias que la empresa ha estado generando y el otro 50% va a ser financiado por una entidad financiera; todo para la renovación de los cinco procesos mencionados en la planta, con lo cual alcanza el dinero que se necesita. 53703.32 (s/.)

TOTAL DE ACTIVOS FIJOS

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Automatización Industrial 2014 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS

ACTUADOR

ACONDICIONADOR DE SEÑAL

Servomotor modelo MTR-DCI empleado principalmenten entareas de función integrasa y para tareas de posicionamiento, sus principales características son: - Diseño Compacto -Resistencia a la suciedad - Detección de caída de tensiones - Control de temperatura y corriente Modelo: ZMD31010 Principale s características: - Es ajustable a todos los sensores -Permiten obtener una mayor precisión y ahorrar tiempo

Modelo: SITRANS WS100 Principale s características: - Posee un detector inductivo de proximidad SENSOR TRANSDUCTOR DE -Es liviano (1.22 kg) y muy resistente PESO VOLICIDAD Convierte el giro del eje e n una secuencia de impulsos, de 8 impuslso por revolución

TRANSDUCTOR DE CORRIENTE ELÉCTRICA

CONTROLADOR

Modelo: P CE-P171 Principale s características: - Pes o aproximado 80 g - Señal de sali da de 0 a 20 Ma - Filtra señales perturbadoras de alta frecuencia Modelo: PCE-SR12-MTDC Principale s características: - Memoria de programas de 64k - Hasta 128 bloques de función - Pantalla LCD - 8 entradas digitales

Modelo: Caudalímetro ultrasóni co unive rsal UFM 3030 Principale s características: CAUDALÍMETRO DE PRESIÓN - Excelente estabilidad a largo plazo y fiabilidad DIFERENCIAL - Insensible a los productos corrosivos y abrasivos - Sin re calibración periódica

SENSOR DE PRESIÓN

Modelo: Sensor de presión analógi co MPX 2200 AP Principale s características: - Compensación de temperatura - Disponible para libres configuraciones - Chip de temperatura compensada y calibrada de silicio

Transductor de silicio micro mecanizado Principale s características: TRANSDUCTOR DE PRESIÓN - Precisión en escala completa estándar - Sali da amplifi cada de -45 a 115 ºc

BOMBA DE INYECCIÓN

COMPRESOR

Bomba de siste ma CR ( COMMON RAIL ) Principale s características: - Bomba de alta presión - Posee i nyectores Sensores de interface

44 Modelo: STARLINE Principale s características: - Pote ncia 10 HP - Tiempo de recuperación : 1 minuto


Datos para determinar los costos financieros de la renovación de la planta, se ha tomado un horizonte de 4 años para observar mejor el crecimiento de las ganancias a largo periodo. En los costos se ha considerado los costos de producción que incluyen los costos de mano de obra, de materia prima y de materiales. *No se ha considerado la depreciación de las maquinas, ya que se deprecian en un periodo de 5 años según ley. TEA

15%

AÑOS PROYECTADOS

4

CAPITAL PROPIO

50%

FINANCIACIÓN

50%

TASA DE CRECIMIENTO

17%

A continuación se muestra el flujo de caja con las respectivas ganancias anuales. 0

FUENTE Capital propio Crédito bancos Ventas netas del ejercicio Total (a) USOS Activo fijo Costos de financiación Costos de producción Total (b) Saldo (a) - (b) Flujo de caja

2015

2016

2017

2018

12000

13320

14785.2

16411.57

0

65704

13320

14785.2

16411.57

-27000

53704

4000

4000

4000

4000

61754 3950

4000 9320

4000 10785.2

4000 12411.57

3950

9320

10785.2

12411.572

26704 27000

4050

-27000 27000 -27000

Hallando e VAN y el TIR

VAN

S/. 24,669.84

TIR

11%

45


Se concluye que la tasa interna de retorno es positiva y da a la empresa un 11% de ingresos, sin embargo se puede mejorar ya que se pueden seguir eliminando costos de producción con los nuevos procesos a emplear. Respecto al VAN se espera que la inversión genere una ganancia de 24667, ha salido positivo y con un resultado proyectado rentable que genera confianza en las inversiones.

9. CONCLUSIONES 









Es posible automatizar la planta pesquera, ya que nos hemos dado cuenta que hay varios procesos por mejorar para reducir tiempos y costo.

El proceso productivo de la organización ganará en eficiencia y homogeneidad de los productos. Al ser empresa de pescado, sector que esta bonanza, es un importante valor agregado que posicionará mejor a la organización en el rubro de mercado. Considerando la subida de precios de los alimentos de 1ra necesidad, la población (sobretodo sectores del NSE C, B y A) buscan sustitutos, está sería una oportunidad de negocio para aumentar los canales de distribución para que se abastezca este mercado emergente. Al automatizar los procesos, estos no sólo nos aumentan la tasa de producción, sino que eleva nuestros estándares de calidad (pues lo hace más homogéneo) y así nos lleva a ofrecer un mejor producto respecto al de la competencia. El VAN y el TIR han dado una respuesta positiva sobre la rentabilidad de invertir en la reestructuración de los cinco procesos mencionados.

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BIBLIOGRAFIA

RODRIGUEZ, Luis 2013 Comentario del 13 de marzo: Fisketorget, el mercado de pescado de Bergen. PROCEPEZ 2012 Máquinas para la industria alimenticia.

MECALUX LOGISTIC MARKET Motores y transmisores mecánico, Servomotores.
motor/1299128544-1250408260-p.html>

SAGITRON nuevos tiempos, nuevas soluciones
/387-zmd31010-acondicionador-de-senal-de-bajocoste-para-sensores>

PALINOX, ingeniería y proyectos Proyectos, Automatismos y líneas para la industria del pescado 47

Automatización de procesos en Industria Pesquera

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