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DISEÑO, IMPLEMENTACIÓN Y CONTROL DE UN PROTOTIPO A ESCALA DE UNA PLANTA
PASTEURIZADORA
JAIME ALBERTO ABDALA CARVAJAL
Trabajo de grado para recibir el título de
Ingeniero Electrónico
Asesor
IVÁN CASTILLO CONTRERAS
BOGOTA, D.C.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
SEGUNDO SEMESTRE DE 2006
2
Tabla de Contenidos RESUMEN ______________________________________________________________3
Introducción __________________________________________________________4
Metodología ___________________________________________________________6 I. Adquisición y Suministro __________________________________________7
I. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA. _______________________________________7 II. MAQUINARIA UTILIZADA EN EL PROCESO ________________________________14 III. SOLUCIONES PRELIMINARES _______________________________________18 IV. VIABILIDAD DE LA SOLUCIÓN _______________________________________18
II. Diseño del Sistema _______________________________________________19
I. INGENIERÍA BÁSICA ________________________________________________20 • DISEÑO DE LA SOLUCIÓN FÍSICA ________________________________________________ 20 • P&ID Y LISTAS DE INSTRUMENTOS______________________________________________ 21
II. INGENIERÍA DE DETALLE_____________________________________________22 • LAZOS DE CONTROL__________________________________________________________ 22 • DESPLIEGES GRÁFICOS DEL CONTROL (IHM) _____________________________________ 26 • OBTENCIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS _________________________________________ 27
III. Realización del producto ________________________________________30 • CONSTRUCCIÓN DE LA MÁQUINA________________________________________________ 30 • IMPLEMENTACIÓN LAZOS DE CONTROL ___________________________________________ 31 • ACTUADORES_______________________________________________________________ 32
Sistema de Control ___________________________________________________36
I. Esquemático General _____________________________________________37 II. Circuitos________________________________________________________38
• COMPARADOR DE VOLTAJE, OPTOACOPLADOR Y TRIAC _____________________________ 38 • CIRCUITO DE RAMPA SINCRONIZADA ____________________________________________ 38 • CIRCUITO DAC0808_________________________________________________________ 39 • CIRCUITO ADC0804_________________________________________________________ 40 • CIRCUITO MAX232__________________________________________________________ 40
III. Algoritmo de Control ___________________________________________41 IV. Diseño del controlador PI para el control de la temperatura __________42 V. Simulación del esquema de control_________________________________47 VI. Implementación del sistema de Control ___________________________52
Resultados___________________________________________________________59
Conclusiones ________________________________________________________60
Trabajos Futuros _____________________________________________________60
Referencias y Bibliografía _____________________________________________61
Anexos ______________________________________________________________63
3
RESUMEN
Este documento presenta el trabajo realizado en el proyecto de control por
unidades de pasteurización de un prototipo a escala de un túnel de
pasteurización, el cual fue desarrollado bajo una metodología basada en los
requerimientos del estándar ANSI/EIA 632, que rige el desarrollo de procesos de
ingeniería en el área de control, así como las normas establecidas por los
estándares ISA.
Se presentan todas las etapas necesarias para el desarrollo del proyecto de
acuerdo con la metodología planteada, que son las de adquisición y suministro,
diseño del sistema y realización del producto, los cuales son supervisados por
los procesos de manejo y evaluación técnica. Finalmente, se expone la
estrategia de control desarrollada cuya función es permitir ejercer un control
sobre las unidades de pasteurización que recibe el producto.
4
INTRODUCCIÓN
l proyecto realizado responde a la problemática actual que se presenta en
algunas plantas de pasteurización, en las cuales no existe la posibilidad de
controlar el proceso por unidades de pasteurización, lo cual lleva a que
generalmente se sobre-pasteurice el producto para poder garantizar el
tratamiento, generando costos adicionales y causando una disminución del valor
organoléptico del producto, según se evidenció en las visitas técnicas realizadas
como parte del proyecto.
De acuerdo con esto, se estableció como objetivo inicial del proyecto el
desarrollo de una planta pasteurizadora a escala, para posteriormente poder
investigar sobre ésta estrategias de control que permitan realizar un control de
las unidades de pasteurización, con el fin de mejorar el desempeño y eficiencia
energética del proceso productivo.
Como base para el desarrollo de este proyecto se tomó la metodología
propuesta para el desarrollo de diseños de ingeniería [1], la cual es consistente
con el estándar ANSI/EIA – 632 [2] que rige los procesos para el desarrollo de
proyectos de ingeniería. En este se plantean las etapas básicas que debe
abarcar la realización de todo proyecto de ingeniería, que son: Adquisición y
suministro, diseño del sistema y realización del producto, los cuales son
supervisados por los procesos de manejo y evaluación técnica.
E
5
Se implementó también el uso de las normas ISA [3] para que el avance del
proyecto se realice un lenguaje y una simbología aceptada globalmente.
Este documento se desarrollará de acuerdo al avance realizado en las etapas
propuestas dentro de la metodología escogida, la cual se resume en el siguiente
cuadro.
6
METODOLOGÍA
Fig. 1 Metodología
7
I. ADQUISICIÓN Y SUMINISTRO La primera etapa desarrollada fue la adquisición y suministro, las actividades de
esta etapa se muestran en la siguiente figura.
Fig. 2. Actividades de la etapa de Adquisición y suministro
I. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA.
La pasteurización es un tratamiento térmico que se realiza sobre un producto,
“mediante una adecuada relación de temperatura y tiempo para destruir su flora
patógena y la casi totalidad de su flora banal, sin alterar de manera esencial ni
su valor nutritivo, ni sus características fisicoquímicas u organolépticas;” [4] con
el fin de alargar la vida útil de los alimentos [5].
El proceso se basa en la destrucción de microorganismos por acción del calor, la
cual se ajusta a una cinética de primer orden [5], dada por la ecuación
NkdtdN
d *=− , siendo N el número de microorganismos vivos en cada
momento y kd la constante cinética de muerte a una temperatura T dada, la cual
depende muy intensamente de la temperatura [5].
8
Para esta ecuación, se tiene la solución tkdeN
N *
0
−= , o bien
tk
NN d *
3,2log
0−=⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛ [5].
Usualmente, se trabaja esta ecuación en términos del tiempo de reducción
decimal D [6], el cual se define como el tiempo necesario para reducir el número
de microorganismos vivos a la décima parte del número inicial, es decir, que
bajo cierta temperatura constante, se pasa de tener N0 microorganismos
inicialmente a N0/10 transcurrido un tiempo D. De acuerdo con esto,
reemplazando en la ecuación anterior t=D y N/N0 se tiene ( ) DKd *
3,21,0log −= ,
con lo cual se puede expresar el tiempo de reducción decimal como D=2,3/Kd. y
la solución de la ecuación sería Dtt NN −= 10*0 [6].
Representando log(N/N0) frente a D se obtiene una recta de pendiente negativa
1/D, este gráfico se conoce como gráfico de supervivencia [5] de un
microorganismo. Como la constante de muerte térmica depende de la
temperatura, y en consecuencia D también, al representar la curva de
supervivencia para diferentes temperaturas se obtienen rectas de diferentes
pendientes, como se muestra en la figura 3.
9
Fig. 3. Gráfico de supervivencia a temperatura constante [5]
Como la variable D depende de la temperatura, se puede establecer su relación
graficando D Vs. T, a partir de los puntos D1, D2 y D3 y demás de la gráfica
anterior, obteniéndose también una curva exponencial [6]. Al representar el
logaritmo decimal del tiempo de reducción frente a la temperatura se obtienen
nuevamente unas líneas rectas de pendiente negativa, este gráfico se conoce
como gráfico TDT o gráfico de termodestrucción [5], que se presenta en la
siguiente figura.
10
Fig. 4. Gráfico TDT [5]
De acuerdo con este gráfico, el inverso de la pendiente, llamado z o resistencia
térmica del microorganismo, es el número de grados que se debe aumentar o
disminuir la temperatura, para que el valor de D disminuya o aumente,
respectivamente, 10 veces.
Como esta gráfica se obtuvo a partir de los puntos de reducción del número de
organismos equivalentes para las diferentes temperaturas, se puede asegurar
que la letalidad (destrucción de microorganismos) es la misma en cualquier
punto de la recta, por lo tanto existirán infinitas combinaciones de T y t sobre la
recta que tendrán el mismo efecto térmico [6].
11
Despejando para z de la gráfica se obtiene )log()log(
)(º21
12
DDTT
Cz−−
= , y
reorganizando se puede ver que
( )Z
TT
DD 12
1021 −
= .
En la industria se adoptaron entonces unos estándares para referenciar los
posibles tratamientos térmicos que se deducen de la anterior gráfica, para esto,
se define entonces a T1 con su correspondiente D1 como los puntos de
referencia de la gráfica, La temperatura de referencia T1 que se escoge debe ser
lo suficientemente “alta” para ser letal en un tiempo razonable y es específica
para cada producto (considerando la flora microbiana típica que se encuentra en
el producto) [6].
La relación Dref / DT se conoce como rata de letalidad (LT), la cual se define
como el tratamiento térmico aplicado a un producto durante 1 minuto a una
temperatura de referencia dada [6] como se vio anteriormente. Se tiene
entonces ( ) ZTrefT
TL /10 −= , con lo cual si T=Tref entonces LT=1, se puede ver
que si T aumenta, Lt=Dref/Dt aumenta también, y como Dref es un punto fijo de la
gráfica, esto quiere decir que Dt disminuye, es decir, que el tratamiento es más
rápido, pero como se ubica sobre la misma recta del gráfico TDT, tiene un
resultado térmico equivalente sobre el producto.
A partir de esta deducción de los fundamentos teóricos del proceso, se creó
entonces el concepto de unidades de pasteurización, basado en el de letalidad
12
aplicada, que es fundamental dentro del desarrollo de este proyecto. La idea es
que se referencia la letalidad que recibe un producto en términos de estas
unidades de pasteurización o UPs, a partir de la temperatura de referencia
explicada en el párrafo anterior, por un periodo de tiempo de 1 minuto, así, si
se somete el producto durante un minuto a la temperatura de referencia, se logra
una unidad de pasteurización sobre el mismo, y de esta manera se puede
trabajar con diferentes tratamientos equivalentes calculados a partir de la
anterior ecuación, sabiendo de antemano cuantas unidades de pasteurización
son necesarias para un tratamiento adecuado según el producto que se tiene.
Como la unidad de pasteurización esta definida para un minuto, se concluye
finalmente que el tratamiento térmico total será dado por la ecuación
( ) ZTrefTtotal tUP /10* −= [6], asumiendo que la temperatura se mantiene
constante durante todo el proceso, o lo que se conoce como ciclo ideal [5].
Sin embargo, en la mayoría de los casos, el producto toma un tiempo en
calentarse, especialmente para los alimentos envasados, en este caso, conocido
como ciclo real se calcula el numero de unidades de pasteurización a partir de la
ecuación ( )∫ −
tZTrefT dtt
0
/10* , la diferencia entre el ciclo ideal y real se muestra
en la siguiente gráfica.
13
Fig. 5. Ciclo Ideal vs. Ciclo Real [5]
En el caso real, se considera únicamente la parte de mantenimiento de las
temperaturas para el cálculo de las unidades de pasteurización, lo cual se hace
integrando la curva de temperatura de esa sección a lo largo del tiempo de
mantenimiento, de acuerdo con la ecuación de las unidades de pasteurización.
Para cada caso, el cálculo de las UPs se realiza de la siguiente manera
Fig. 6. Cálculo de UPs en Ciclo Ideal vs. Ciclo Real [6]
14
II. MAQUINARIA UTILIZADA EN EL PROCESO
De acuerdo a este concepto de tratamientos equivalentes, se tienen 2 tipos de
pasteurización, la HTST (High-Temperature Short-Time) que trabaja a
temperaturas altas (72 – 85 ºC) durante tiempos cortos (entre 10 segundos y 2
minutos), y la LTH (Low-Temperature Holding) que trabaja con temperaturas
mas bajas (60 -70ºC) y tiempos largos (entre 20 minutos y 1 hora) [5].
Según el tipo de pasteurización a realizar se tienen 2 tipos de maquinaria [5], la
pasteurizadora flash para la HTST y los túneles de pasteurización para la LTH.
La pasteurización flash se usa para pasteurizar fluidos, en este tipo de
máquinas, el fluido es pasado a través de un intercambiador de calor de placas,
el cual permite un rápido calentamiento del fluido a temperaturas altas, con lo
cual se logra un proceso cercano al de la curva de temperaturas del ciclo ideal.
15
Fig. 7. Esquema de una Pasteurización Flash. Fuente: www.Armfield.com
Fig. 8. Pasteurizadora Flash.
Fuente: Documento de circulación interna de Bavaria[6]
El túnel de pasteurización se utiliza para pasteurizar productos envasados o
enlatados. En este caso, se hace uso de duchas de agua caliente, a través de
las cuales se va calentando el envase y a su vez el producto que contiene; en
este caso la curva de temperaturas se asemeja más a la del ciclo real de la
figura 4, una foto de este tipo de planta se presenta a continuación.
16
Fig. 9 Túnel de Pasteurización.
Fuente: Documento de circulación interna de Bavaria[6]
Durante el desarrollo de esta etapa del proyecto se realizaron unas visitas a las
plantas pasteurizadoras del SENA, en donde se vio de cerca el proceso de
pasteurización flash, y la planta de Bavaria en Bogotá, donde se apreció la
maquinaria usada para la pasteurización tipo túnel. En ambas visitas, se
aprovechó también para conocer los sistemas de control que tienen actualmente
estas máquinas en la industria. Para los dos tipos de pasteurización, se usa
actualmente una estación de control desde donde se visualiza y controla la
temperatura del proceso, mediante la cual se regula aproximadamente la
severidad del tratamiento, particularmente en el caso de Bavaria, solo las
pasteurizadoras Flash tienen control por unidades de pasteurización, para la
17
pasteurizadora tipo túnel se controla la temperatura de los tanques desde donde
se duchan las botellas, y se registra únicamente la temperatura del producto
mediante una botella de prueba para verificar la correcta transferencia de calor
al producto.
En esta fase del desarrollo del proyecto, se identificaron entonces las variables
que determinan un adecuado proceso de pasteurización, los sistemas de control
actualmente utilizados, y los diferentes tipos de maquinaria usados a nivel
industrial, siendo la intención de este proyecto obtener un modelo a una escala
de laboratorio de este tipo de maquinaria, en donde se pueda investigar
diferentes estrategias de control que mejoren y/o faciliten el desempeño y el
funcionamiento de los sistemas existentes, presentando la opción de controlar
mediante las unidades de pasteurización el proceso.
La salida de esta etapa del desarrollo del proyecto de acuerdo a la norma ANSI
[2] es una serie de requerimientos que debe cumplir la solución planteada. En
este caso, de acuerdo con la investigación expuesta anteriormente, y teniendo
en cuenta las restricciones de tiempo y de presupuesto del proyecto se
plantearon entonces los siguientes requerimientos.
• Se debe desarrollar una planta pasteurizadora a escala para trabajo de
laboratorio, en la cual sea posible implementar sistemas de control que
permitan realizar control por unidades de pasteurización, con el menor
18
presupuesto posible dentro del plazo establecido por el departamento para la
entrega de proyectos de grado.
III. SOLUCIONES PRELIMINARES
De acuerdo con la investigación realizada sobre la maquinaria y los tipos de
pasteurización utilizados actualmente en la industria, se identificaron como
posibles soluciones, la reproducción a escala de una pasteurizadora flash o de
una pasteurizadora tipo túnel.
Teniendo en cuenta los sistemas de control existentes en la maquinaria
industrial, se plantea también la implementación de un control realizado en
términos de unidades de pasteurización y haciendo uso de un computador, con
el cual se facilite la supervisión del sistema y la visualización del proceso, y se
mejore la eficiencia actual del mismo, en el cual se tiende a sobrecalentar el
producto para asegurar su correcta pasteurización.
IV. VIABILIDAD DE LA SOLUCIÓN
Se realizó un análisis de costos preliminar sobre los componentes principales
que se necesitarían para la fabricación de los 2 tipos de maquinaria planteados
como soluciones preliminares; se consultó también con el asesor del proyecto,
19
Iván Castillo, y con el profesor Edgar Vargas del departamento de Ingeniería
Química sobre cual de las opciones resultaría en un menor costo de fabricación.
Como resultado de este proceso se terminó por escoger la opción de la
pasteurizadora tipo túnel, ya que aunque se sugirió que el control de la
pasteurizadora tipo flash sería más sencillo de implementar, el intercambiador de
calor de placas necesario para la planta resultaba muy costoso, y el proceso de
ensamblaje de la planta era complejo también, por lo cual se descartó esta
opción y se optó por la de tipo túnel, la cual también, según las cotizaciones
preliminares, resulta mucho más económica.
II. DISEÑO DEL SISTEMA
Los objetivos de diseño del sistema físico como tal de esta etapa se
desarrollaron conjuntamente con el estudiante Felipe Arango, el diseño del
sistema de control fue realizado por el autor. Las actividades desarrolladas se
muestran a continuación
Fig. 10. Actividades de la etapa de Diseño del Sistema
20
I. INGENIERÍA BÁSICA
Como parte de la investigación realizada en la etapa anterior se recopiló la
información necesaria del proceso para poder llevar a cabo la completa
caracterización de la solución, los resultados obtenidos se resumen en los
siguientes apartes.
• DISEÑO DE LA SOLUCIÓN FÍSICA A partir de la información recopilada en las visitas, y teniendo en cuenta las
consideraciones preliminares sobre el sistema de control a implementar, se
plantearon 2 posibles diseños de la planta, una en la cual los tanques en donde
se almacena y calienta el agua están ubicados en la parte superior de la banda
transportadora, el agua es recogida en unos compartimientos ubicados debajo
de la banda y unas bombas la recirculan hacia los tanques. El otro diseño, es
con los tanques debajo de la banda transportadora, se escogió esta segunda
opción luego de la visita a Bavaria, ya que este es el esquema que tiene la
planta de la cervecera.
21
Fig. 11. Diseño de la solución física
• P&ID Y LISTAS DE INSTRUMENTOS
Basados en la información recopilada de la visita a la planta de Bavaria y de la
investigación realizada, se realizó un diagrama de tuberías e instrumentación
inicial, con su correspondientes lista de instrumentos usando el estándar ISA-
S5.1 [3], éste se presenta a continuación
Fig. 12. P&ID inicial (secciones 3, 4 y 5)
El proceso consta, de 5 tanques en los cuales se realiza el calentamiento y
22
enfriamiento de las botellas. En los 2 primeros se realiza un precalentamiento
de la botella, hasta llegar a cerca de unos 40º C, el tercero es la sección de
mantenimiento de la temperatura, en donde se lleva a cabo la pasteurización a
una temperatura superior a los 60º C. Finalmente, en los tanques 4 y 5 se lleva
a cabo un pre-enfriamiento y el enfriamiento de las botellas. Estas son llevadas
por medio de una banda transportadora a través de las 5 secciones del túnel de
pasteurización.
En el diagrama se indican además los lazos de control propuestos inicialmente,
que constan de la temperatura de los tanques y de la velocidad de la banda, las
dos variables que se identificaron para realizar el control en términos de
unidades de pasteurización. El planteamiento completo de estos se explica en
la siguiente sección
II. INGENIERÍA DE DETALLE
• LAZOS DE CONTROL
El esquema de control planteado inicialmente se muestra en la siguiente figura.
La idea es realizar el control en términos de unidades de pasteurización (UPs),
las cuales se determinan, como se mencionó anteriormente a partir de la
ecuación
( )∫ −t
ZTrefT dtt0
/10*
23
Este tipo de control no esta presente en las plantas que visitamos, sin embargo
éste es ofrecido actualmente por varias empresas que trabajan en la fabricación
de túneles de pasteurización, pero dado que es un producto comercial, cada
empresa mantiene como secreto la información sobre los lazos de control que
utilizan. Por este motivo, se decidió desarrollar un sistema de control autóctono
a partir de los conocimientos teóricos adquiridos en la parte de adquisición y
suministro.
Este esquema se plantea para el tanque de mantenimiento. Como se ve, el
control recibe las UPs de referencia, y de acuerdo al valor actual de las mismas
decide si seguir calentando el tanque y mantener la banda quieta (situación en la
cual se realiza la pasteurización) o mover la banda, para que las botellas salgan
de la cámara de pasteurización y se termine el proceso una vez se hayan
alcanzado las UPs deseadas
24
Fig. 13. Esquema del controlador
Se requiere entonces de lazos de control para la temperatura de los tanques y
de la velocidad del motor, como se ve en la figura anterior. Se planea
implementar controladores PI para el control de la temperatura del tanque de la
cámara de pasteurización, para los demás tanques se utilizará un regulador
manual en una posición fija para alcanzar la temperatura deseada.
El proceso desde el punto de vista de las temperaturas sería el que se describe
a continuación
25
Fig. 14. Proceso térmico
El control planteado entonces fija las temperaturas de los tanques de acuerdo a
unos puntos de operación (normal, o rápido), estas temperaturas de los tanques
se convierten en una temperatura dentro de la botella, la cual es monitoreada a
partir del modelo matemático que se obtenga, calculando entonces las unidades
de pasteurización dentro del producto al integrar la curva de temperatura dentro
de la botella como se sugiere en los fundamentos teóricos del proceso, con lo
cual se lograría mejorar la eficiencia del proceso y proteger el producto de la
sobre pasteurización. Cuando las botellas entran a la zona de pasteurización la
banda se detiene, y de acuerdo a la diferencia entre las unidades de
pasteurización actuales y las de referencia se mantienen ahí hasta que se llegue
al nivel deseado. En ese momento la banda vuelve a moverse para sacar las
botellas ya pasteurizadas a la zona de enfriamiento.
El flujo del proceso sería similar al presentado en la siguiente figura.
26
Fig. 15. Flujo de proceso
• DESPLIEGES GRÁFICOS DEL CONTROL (IHM)
Se desarrolló una interfaz en Visual Basic para desplegar la información
pertinente del proceso, una pantalla del programa se presenta en la siguiente
figura
27
Fig. 16.IHM
El programa del computador permite ajustar los parámetros del proceso, como lo
son la constante de resistencia térmica z, la temperatura de referencia y el nivel
deseado de UPs siendo configurable entonces para la pasteurización de varios
productos, una explicación más extensa de la interfaz se desarrollará más
adelante.
• OBTENCIÓN DE MODELOS MATEMÁTICOS
Para la implementación del sistema de control propuesto, es necesario obtener
modelos tanto del calentamiento de los tanques de las duchas como del líquido
28
dentro del envase, para esto, se situaron sensores LM35 impermeabilizados con
esmalte y resguardados dentro de antenas metálicas como recomienda el
fabricante en el tanque que alimenta las duchas y dentro de las botellas en el
punto más frío que se conoce para las mismas [6].
Fig. 17. Respuesta Escalón del Tanque de pasteurización
A partir de esta gráfica, se puede observar que el sistema es de primer orden
con un pequeño tiempo muerto, el cual presenta una respuesta bastante lenta.
Para el modelo aproximado se tendría lo siguiente, calculando τ como el 63% de
la respuesta final. Se tiene que el modelo FOPL del tanque sería
La validez del modelo se puede evidenciar en la figura anterior, y basados en la
validez misma del método de caracterización utilizado.
167.12*325.0 17.1
+
−
se s
29
El mismo método de respuesta escalón fue utilizado para caracterizar la botella,
en la cual se introdujo también un sensor de temperatura impermeabilizado para
caracterizar la respuesta escalón de la misma, los resultados obtenidos para
esta prueba se resumen en la siguiente gráfica.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 100 200 300 400 500
Temp Real Modelo
Fig. 18. Respuesta Escalón del líquido Envasado
A partir de esta respuesta se modelo el sistema como uno de primer orden con
valores de Tao = 110 seg. Adicionalmente, con los datos obtenidos, se puede
modelar la temperatura interna de la botella a partir de la siguiente ecuación
( ) ( )( ) INICIALINICIALTANQUEBOTELLA TtTTT +−−−= τexp1**999,0
30
III. REALIZACIÓN DEL PRODUCTO
Las actividades de esta etapa se presentan a continuación
Fig. 19. Actividades de la etapa de realización
• CONSTRUCCIÓN DE LA MÁQUINA
Los objetivos de diseño y construcción de la máquina eran compartidos con el
estudiante Felipe Arango, una descripción detallada del proceso de construcción
se encuentra en el documento de tesis de dicho estudiante. El resultado final de
la implementación se muestra en la siguiente figura.
31
Fig. 20. Foto del prototipo
• IMPLEMENTACIÓN LAZOS DE CONTROL
Para la implementación de los lazos de control, se diseño un sistema distribuido
en el cual se maneja el control de las unidades de pasteurización mediante la
implementación del modelo matemático obtenido para la botella en el
computador, el cual calcula la temperatura actual del líquido a partir de éste. La
interfaz con los sensores de temperatura y el control de la misma se implementó
en un microcontrolador en el cual se programo la rutina de control, así como las
rutinas de comunicación con el programa del computador mediante el puerto
serial.
32
El funcionamiento del sistema se describe en la siguiente figura.
Fig. 21.Sistema Distribuido
• ACTUADORES
Para la implementación del control de temperatura es necesario recordar que se
utilizan calentadores AC, por lo cual fue necesario desarrollar un circuito de
control de potencia.
Se decidió entonces implementar un generador de PWM sincronizado con la
señal AC , mediante el cual se acciona u Triac que se encarga de “recortar” la
señal AC que llega a los calentadores.
33
El PWM se implementó como función hardware ya que es un proceso rápido que
requeriría mucha de la capacidad del micro, además de que resulta muy
importante que se mantenga el sincronismo del PWM con el de la señal AC,
para que el la parte que se recorta de la señal sea la misma en cada ciclo.
Para obtener la señal de PWM se desarrolló entonces un circuito que genera
una señal de rampa sincronizada con la señal AC [7], el cual se muestra a
continuación
Fig. 22.Circuito de rampa sincronizada fuente: www.sound.westhost.com
El circuito se divide básicamente en 3 partes, la primera es un detector de cruce
por cero que genera un pulso de alrededor de 600us en cada cruce en el
colector de Q2. La segunda es una fuente de corriente que toma una corriente
constante del colector de Q4, cuyo valor es regulado mediante el potenciómetro
del circuito. Finalmente, se tiene un a Q3, que cuando recibe el pulso de cruce
34
por 0 se satura descargando a C2 hasta que no hay diferencia de potencial entre
sus terminales, es decir que en el emisor de Q3 se ven 10 voltios, el cual pasa a
estar abierto cuando este pulso se acaba, y deja que C2 se cargue nuevamente,
es decir que aumenta la diferencia de potencial entre sus terminales hasta llegar
a 0, lo cual ocurre de manera lineal ya que la carga está dada por la fuente de
corriente constante de Q4 y Q5. La rampa que se obtiene en la Terminal
negativa de Q2 sería la siguiente
Fig. 23. Rampa de sincronización con la señal AC
Resulta muy importante tener este circuito de sincronización, ya que la señal AC
que se obtiene de la toma no tiene una frecuencia constante sino que presenta
pequeñas variaciones alrededor de los 60Hz con las cuales el circuito de control
podría perder el sincronismo y sus acciones no serían iguales para cada
semiciclo de la señal AC.
Luego, esta rampa sincronizada con la señal AC es comparada mediante un
amplificador operacional, con un nivel de voltaje que controla el microcontrolador
mediante un DAC. De esta manera, cuando el nivel de la rampa es superior al
35
del microcontrolador se tiene un cero lógico a la salida del comparador, y cuando
este pasa a un nivel inferior al que pone el microcontrolador, se tiene un uno,
generando así la señal de PWM en perfecto sincronismo entre los cruces por
cero de la señal AC.
Con esta señal de PWM, se acciona un driver MOC3011 que se encarga de
disparar el Triac BT139 que permite el paso de la señal AC a la carga cuando se
tiene un 1 lógico, este circuito de disparo se obtuvo del datasheet del MOC3011
y es su aplicación típica.
Mediante la implementación de todo este sistema se logró entonces obtener una
señal AC sobre la carga, recortada por una palabra de un byte entre 0 y 255 que
da el microcontrolador, mediante la cual se puede manejar el valor rms de
potencia que recibe el calentador. Con la modificación del PWM se pueden
lograr varios valores de señal rms sobre el calentador como se ve en la siguiente
figura.
36
Fig. 24. Control AC de fase fuente: www.sound.westhost.com
Sobre esta plataforma se puede implementar el control discreto que se diseñó
para la temperatura.
SISTEMA DE CONTROL
El sistema de control fue finalmente implementado sobre un nuevo prototipo que
se desarrolló posteriormente con este fin, donde se corrigieron varios de los
errores encontrados en el diseño del prototipo anterior. Este nuevo prototipo
consiste de un único tanque donde se resume el funcionamiento general de una
sección del primer prototipo.
37
I. Esquemático General
Sobre esta nueva plataforma, se implemento el siguiente esquema.
Fig. 25. Esquemático del Circuito
Sensor de Temperatura LM35
Conversor ADC Conversor DAC
Comparador de Voltaje
Señal de Rampa Sincronizada
Microcontrolador
AT89c51
Computador
OptoAcopladorMOC3011
TRIAC BT138
Calentador de Agua
MAX 232
38
II. Circuitos
Los circuitos implementados fueron los siguientes
• COMPARADOR DE VOLTAJE, OPTOACOPLADOR Y TRIAC
Este circuito se desarrolló basado en el proyecto de un controlador de
iluminacion que se encuentra en www.sound.westhost.com, el esquema es el
siguiente
Fig. 26. Circuito actuador
• CIRCUITO DE RAMPA SINCRONIZADA El circuito que genera la rampa sincronizada con la señal de la toma AC, se
desarrolló también basado en un circuito desarrollado para el proyecto LX-800
Lighting Controller de www.sound.westhost.com, el esquemático es el mismo
mostrado anteriormente.
39
Fig. 27. Circuito generador de rampa
• CIRCUITO DAC0808
Para la conversión digital análoga se implementó la aplicación típica del DAC
0808 encontrada en el datasheet del fabricante en www.national.com, la cual
provee un control de 8 bits sobre un rango de 0 a 10 voltios
Fig. 28. Circuito DAC
40
• CIRCUITO ADC0804
Para la conversión análoga digital se implementó al aplicación típica del ADC
0804 encontrada en el datasheet del fabricante en www.national.com, la cual
acoplada con el sensor LM35 con la salida amplificada 2 veces, provee una
salida 1 bit por grado, con 8 bits sobre un rango de 0 a 5 voltios
Fig. 29. Circuito ADC
• CIRCUITO MAX232 El circuito para la interfaz serial se desarrolló en base al descrito en la página
http://www.geocities.com/alva_cesar/rs232/max232.html
Fig. 30. Circuito MAX232
41
III. Algoritmo de Control
El funcionamiento general del esquema de control propuesto se puede resumir
en el siguiente diagrama
Fig. 31. Algoritmo de Control
Inicio Calentar Agua en el Tanque
Ya se alcanzó la temperatura de
proceso?
no
Encender la Bomba del agua
Esti mar la temperatura dentro de la botella
Calcular unidades de Pasteurización
Ya se alcanzó la temperatura de pasteurización?
no
si
si
Ya se alcanzaronlas UP de
referencia?
no
Nueva Botella?
si
Fin de Proceso
no
Detener la Bomba del agua
42
Los pasos enmarcados en rojo corresponden a señales generadas por el
sistema de control, pero cuya implementación física corresponde al trabajo del
estudiante Felipe Arango, como parte de su trabajo de automatización del
proceso, pero que para fines del sistema de control pueden ser realizados
manualmente.
IV. Diseño del controlador PI para el control de la temperatura
El control PI para el lazo de la temperatura dentro del tanque se diseñó en
matlab a partir del modelo obtenido para el tanque el cual se describió
anteriormente. El proceso de diseño fue básicamente sintonizar el controlador
de acuerdo con los resultados de 2 criterios de sintonización [8], a partir de
cuyos resultados se experimentó un poco con los números para obtener el
desempeño deseado. Luego, se incluyeron los limitadores dentro del sistema
simulado, ya que la señal de control es un byte (0 a 255) lo cual restringe la
acción de los controladores y tiene un efecto sobre el desempeño de los mismo.
Finalmente se implemento un esquema de tracking o back calculation con el cual
se corrige el efecto de los limitadores sobre el desempeño del controlador. Un
resumen de estas etapas se presenta a continuación
43
Los valores obtenidos en este punto de acuerdo con los dos criterios escogidos
[8] fueron Kc= 12,67 y Ti=1,17. Con estos valores se simuló el sistema de
control sobre el modelo obtenido para la planta, los resultados fueron los
siguientes
Fig. 32. Simulación Control PI
44
Fig. 33. Simulación Control PI
En la gráfica se ve la temperatura de referencia vs. La temperatura actual y la
acción del controlador. El desempeño es bastante bueno, sin embargo al incluir
la limitación de la señal de control, este se desmejora como se muestra en la
siguiente simulación
45
Fig. 34. Simulación Control PI con Limitadores
En la gráfica se puede apreciar el efecto de wind up del controlador integral, que
produce un sobrepico pronunciado en la temperatura obtenida, para resolver
46
este problema se implementó un esquema de tracking o back calculation [9], el
cual se resume a continuación
Fig. 35. Esquema Tracking
Con esta corrección el desempeño final del controlador no tiene el sobrepico que
se presentaba anteriormente como se puede ver en la siguiente gráfica
47
Fig. 36. Simulación con Esquema Tracking
Con este esquema, la señal del control integral se reduce de acuerdo con una
señal similar, pero que integra la diferencia entre la señal de control real
después del limitador, y la señal que emite la parte integral, reduciendo de
alguna manera el error que el controlador integral percibe.
V. Simulación del esquema de control
Teniendo diseñado el controlador, se implementó una simulación en MatLab del
esquema general de control, esta simulación se llevo a cabo, incluyendo los
efectos de la estimación de la temperatura dentro de la botella a partir del
modelo obtenido de la misma basado en la temperatura del tanque,
48
adicionalmente, se incluye también el efecto de prender o apagar la bomba del
agua, como una multiplicación por cero para validar el algoritmo de control, y
finalmente se incluyó también el cálculo de las unidades de pasteurización, que
es el lazo de más alto nivel que tiene el sistema, la simulación llevada a cabo se
resume en el siguiente diagrama
Fig. 37. Simulación Sistema de Control
En éste, la parte en azul corresponde al control de temperatura del tanque, la
parte en amarillo es el modelo del tanque, a partir del cual cuando se llega a la
temperatura de referencia para el proceso, se “activa” y si hay una botella debajo
de las duchas (simulado con los cuadros rojos) esta agua caliente baña la
botella simulada sobre la cual se estima también la temperatura interna (cuadros
49
en verde) a partir de la cual se calculan las unidades de pasteurización en los
cuadros en color naranja, para llevar así a cabo el control por unidades de
pasteurización, que en el momento que alcanza las UPs de referencia, mueve
las botellas fuera de las duchas para que el agua caliente del tanque no tenga
más efecto sobre las mismas, según se describió en el algoritmo anteriormente.
Los resultados obtenidos en esta simulación se resumen en las siguientes
gráficas.
Fig. 38. Temperatura del tanque vs. Temperatura de la botella
En la anterior gráfica se puede ver el efecto del calentamiento de la botella, el
cual empieza cuando se alcanza la temperatura de referencia de 60 grados, y se
50
accionan las duchas, la temperatura dentro de la botella se estima a partir del
modelo obtenido.
Fig. 39. Temperatura de la botella vs. Unidades de Pasteurización
En la anterior gráfica se puede ver el cálculo de las unidades de pasteurización,
el cual empieza a partir de que la temperatura dentro de la botella alcanza la
temperatura de pasteurización de 60 grados.
51
Fig. 40. Unidades de Pasteurización vs. Movimiento de la Banda o Apagado de Bombas
En esta última gráfica se ve la acción del control de Unidades de Pasteurización,
que da una señal para que se apaguen las bombas o se mueva la banda
transportadora para que ingrese salga la botella que estaba en proceso y no se
sobre pasteurice.
Como resultado de esta simulación, se pudo validar el esquema de control
propuesto y principalmente el algoritmo, al evidenciar que el mismo permite
ejercer un control por unidades de pasteurización del proceso.
52
VI. Implementación del sistema de Control
El sistema de Control se implementó de acuerdo con el esquema mostrado al
comienzo de esta sección, donde el microcontrolador se encarga de realizar la
interfaz entre los conversores DAC y ADC con el computador, en donde se
realiza todo el control del proceso, enviando las señales de control vía serial al
micro. La implementación del sistema propuesto se puede evidenciar en las
siguientes gráficas, que muestras la evolución del proceso de acuerdo al
algoritmo desarrollado y validado anteriormente.
El programa de control se desarrollo en el programa Visual Basic, el controlador
se programa de acuerdo a los valores calculados a partir del modelo obtenido
para el sistema.
53
Estado Inicial
Fig. 41. Estado Inicial del sistema
Una vez se alcanza la temperatura de proceso dentro del tanque, esto se indica
gráficamente en la ventana, como se muestra a continuación, y se envía la
señal de accionar la bomba para iniciar el baño de la botella
54
Fig. 42 Temperatura de Proceso Alcanzada
A partir del modelo obtenido para el cálculo de la temperatura dentro de la
botella, del tiempo en proceso, y de la temperatura actual del tanque se estima
la temperatura dentro de la botella, cuando esta alcanza la temperatura de
referencia para el proceso de pasteurización, se utiliza la ecuación para calcular
con una integral aproximada el valor actual de las unidades de pasteurización, el
55
cual se compara en cada muestreo con el valor objetivo para determinar cuando
parar la bomba y pasar a una nueva botella
Fig. 43. Temperatura de Pasteurización Alcanzada
Una vez se alcanzan las unidades de pasteurización, la bomba se detiene y la
interfaz indica que se debe pasar a una nueva botella, una vez se cambia la
botella, se presiona el botón de nueva botella, y el proceso empieza nuevamente
56
Fig. 44. Unidades de Pasteurización Alcanzadas
Cuando se cambia la botella y se presiona el botón de nueva botella, el proceso
empieza de nuevo
57
Fig. 45.Nueva Botella
En este momento el proceso empieza nuevamente a calcular la temperatura de
la nueva botella (que entra a temperatura ambiente), y se sigue el algoritmo
planteado.
Con el fin de validar el esquema y los modelos obtenidos, se realizó una toma de
datos reales vs. El estimado de temperatura en el interior de la botella que hacía
58
el programa, y el estimado por el modelo a temperatura constante, los resultados
se muestran en la siguiente gráfica
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 100 200 300 400 500
Temp Real Modelo Funcionando
Fig. 46. Temperatura Real vs. Temperatura estimada
Como se puede ver, ya en el funcionamiento real del sistema, el nivel de
precisión de más o menos 1 bit del conversor ADC repercute sobre la estimación
de la temperatura al interior de la botella al presentarse cierta variación en la
misma, sin embargo, se puede apreciar que el error no es muy significativo y
definitivamente los resultados no afectan la validez del modelo sino que dejan
abierto un trabajo de mejora de los sensores para eliminar el ruido en la
medición de la señal de temperatura. Adicionalmente, los resultados nos
muestran el desempeño adecuado del sistema, validando la implementación del
sistema de control sobre el prototipo, lo cual constituía el principal objetivo de
59
este proyecto, ya que si la temperatura dentro de la botella puede ser
adecuadamente estimada en el programa de control, como se evidencia en la
figura, no es sino cuestión de realizar el cálculo de las unidades de
pasteurización para determinar el estado actual del sistema así como las
señales de actuación sobre las bombas y la banda para mover la botella fuera
de la zona de pasteurización con lo cual se realiza la parte ya previamente
validada en simulación y lo cual no es más que el funcionamiento que tiene
realmente el programa en el computador.
RESULTADOS
Se obtuvieron amplios conocimientos del proceso industrial y de las distintos
métodos empleados para llevarlo a cabo.
Se construyó un primer prototipo de un túnel de pasteurización a escala que
incluye actuadores y sensores
Se logró implementar un circuito de control de potencia, el cual se puede utilizar
para el control de varios elementos AC, lo cual resultó muy interesante ya que
anteriormente solo se había trabajado el control de elementos DC.
Se obtuvieron modelos matemáticos de los elementos del sistema
Se desarrolló un esquema de control novedoso frente a los sistemas actuales
60
Se validó el funcionamiento del esquema propuesto y se verificó su viabilidad
como sistema de control por unidades de pasteurización
Se implementó dicho esquema de control y se verificó su correcto
funcionamiento
CONCLUSIONES
Mediante el desarrollo de este proyecto se comprobó la posibilidad de controlar
el proceso de pasteurización de una máquina tipo túnel mediante el valor de las
unidades de pasteurización, que son el estándar que se usa globalmente para
referenciar este tipo de procesos. Se pudo verificar y validar el funcionamiento
de dicho esquema tanto en simulación como en su implementación real, y,
finalmente, se evidenció además la importancia de enmarcar todo proyecto de
ingeniería dentro de una metodología, que sirva como guía del desarrollo del
mismo.
TRABAJOS FUTUROS
Como trabajo futuro se dejan planteadas varias propuestas para continuar con el
desarrollo del proyecto. La primera es la obtención de modelos más
desarrollados de los elementos del sistema, como son los tanques y las botellas,
ya que no era objetivo de esta etapa obtener unos modelos exactos de los
61
mismos. Otro interesante trabajo a desarrollar sería investigar sobre la planta
otras estrategias de control que permitan el manejo mediante unidades de
pasteurización, como podría ser el uso de redes de Petri híbridas.
Adicionalmente, se podría trabajar en una mejora de los sensores de
temperatura para usar las resistencias térmicas que se tiene en el laboratorio o
unas termocuplas que resulten más precisas. Finalmente, queda abierto el
desarrollo de un proyecto que integre efectivamente las partes de
automatización (realizada por Felipe Arango) y el control que realizó el autor de
este documento.
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA
[1] Castillo, Iván. Soto, John. “Metodología para el desarrollo de diseños de
ingeniería,” 2002, Universidad de los Andes.
[2] Estándar ANSI/EIA–632–1998, “Processes for Engineering a System,” 1998
[3] Norma ISA-S5.1, “Instrumentation Symbols and Identification,”1992
[4] República de Colombia, Ministerio de Salud. “Resolución Número 02310 de
1986,” 1986. Recuperado de
http://www.invima.gov.co/version1/normatividad/alimentos/Resolucion2310de
1986.htm en marzo de 2006.
[5] Fernández Sevilla, José Maria “Tema 7: Pasteurización”. Octubre de 2004.
Recuperado de www.ual.es/~jfernand/TA/Tema7/Tema7-Pasteurizacion.pdf
el 2 de diciembre de 2005.
[6] Vicepresidencia de Manufactura del Grupo Empresarial Bavaria.
“Fundamentos del proceso Cervecero”. (2003)
62
[7] “LX-800 lighting controller”, Elliot Sound Products, recuperado de
http://sound.westhost.com/appnotes/an005.htm el 1 de mayo de 2006
[8] O’Dwyer, A. “PI and PID controller tuning rules for time delay processes: a
summary.” (2000). School of Control Systems and Electrical Engineering,
Dublin Institute of Technology
[9] “Anti Wind-up Controllers,” recuperado de
http://www.20sim.com/webhelp4/library/signal/Control/PID_Control/AntiWindu
p.htm
63
ANEXOS
Anexo 1. Código del programa de Visual Basic
Dim tiempo As Long Dim Inicio As Boolean Dim te mperatura As Integer Dim te mpString As String Dim PW M As Long Dim textoPWM As String Dim SetPoint As Integer Dim TempIni As Integer Dim UPsObj As Integer Dim UPsAct As Double Dim TempPasteur As Integer Dim enProceso As Boolean Dim Pasteurizando As Boolean Dim tiempoBotella As Integer Dim TempBotella As Double Dim tao As Integer Dim errorT As Integer Dim Control As Integer Dim ControlP As Integer Dim ControlI As Integer Dim IState As Integer Dim agua As Boolean Dim P As Integer Dim I As Double Private Sub BtnBotella_Click() tiempoBotella = 0 UPsAct = 0 End Sub Private Sub btnI_Click() I = tx tI End Sub Private Sub BtnIniciar_Click() If Inicio = True Then tmrTiempo.Enabled = False tmr Muestra.Enabled = False tx tTiempo = 0 tiempo = 0 BtnIniciar.Caption = "Inicio" IState = 0 Inicio = False
Close #1 Else tmrTiempo.Enabled = True tmr Muestra.Enabled = True BtnIniciar.Caption = "Detener" Inicio = True Open "c:\samples.tx t" For Output As #1 Print #1, "Tiempo Temperatura Byte PW M Temp. Botella" End If End Sub Private Sub btnP_Click() P = tx tP End Sub Private Sub BtnPWM_Click() PWM = C Int(tx tPWM) textoPWM = Chr(PWM) MSCo mm1.Output = textoPWM End Sub Private Sub Form_Load() tmrTiempo.Enabled = False tmr Muestra.Enabled = False Inicio = False 'configuracion del puerto serial MSCo mm1.InputLen = 0 MSCo mm1.RThreshold = 1 MSCo mm1.SThreshold = 1 ' ' 1) Especificar cual port va a usar: MSCo mm1.Co mmPort = 1 ' 2) Establecer parámetros de la comunicación: MSCo mm1.Settings = "9600,N,8,1" MSCo mm1.PortOpen = True If MSComm1.PortOpen = True Then StatusBar1.Panels(1) = "Status: Contectado...." End If
64
'Aqui se definen todas las constantes del proceso!!!!!!!! !!! !!!! !!! !!!! ! SetPoint = 40 tx tSetPoint.Text = SetPoint TempIni = 20 tx tTempIni.Text = TempIni tx tTemperatura = TempIni UPsObj = 10 tx tUPObjetivo.Text = UPsObj TempPasteur = 35 tx tTempPasteur = TempPasteur tao = 110 PBUPs.Max = UPsObj + 1 'constante proporcional P = 60 tx tP = P 'Constante Integral I = 0.5 tx tI = I tx tTemperatura.BackColor = &HFF& enProceso = False tiempoBotella = 0 End Sub Private Sub MSComm1_OnComm() 'Aqui se interceptan los eventos que se producen 'durante la comunicación RS232. 'Cada vez que pasa algo relativo al puerto COM 'en uso, cambia el valor de la propiedad CommEvent 'Ejemplo: Si suena el telefono, y el modem 'está conectado a la linea, y se está utilizando el 'puerto COM correspondiente al modem, se generará el ' evento OnComm y la propiedad CommEvent valdrá 6 . ' (6 es el valor de la constante commEvRing, ya definida ' internamente por Visual Basic). If MSComm1.CommEvent = comEvReceive Then tempString = MSComm1.Input temperatura = Asc(tempString) StatusBar1.Panels(2) = "Recibiendo ...."
Print #1, " " & tiempo; " " & temperatura; " " & PW M; " " & Te mpBotella tx tTemperatura = temperatura End If If MSComm1.CommEvent = comEvSend Then StatusBar1.Panels(2) = "Enviando ...." End If End Sub Private Sub tmrTiempo_Timer() tiempo = tiempo + 1 tx tTiempo = tiempo 'esto toca cambiarlo para que reciba la temperatura via serial temperatura = tx tTemperatura 'Aqui se chequea que esten habilitados los controles If CheckI Then tx tI.Enabled = True btnI.Enabled = True ElseIf CheckI = False Then tx tI.Enabled = False btnI.Enabled = False End If 'aqui se calcula y envia la señal de control Proporcional errorT = SetPoint - temperatura tx tErrorT = errorT ControlP = errorT * P tx tControlP = ControlP IState = IState + errorT 'Limitadores Señal Integral If IState > 100 Then IState = 100 ElseIf IState < -100 Then IState = -100 End If tx tIState = IState ControlI = I * IState tx tControlI = ControlI ' Suma de accion Proporcional e Integral Control = ControlP + ControlI * CheckI
65
tx tControl = Control 'Limitadores Señal de Control If errorT = 0 Then Control = 60 End If If Control > 255 Then Control = 255 ElseIf Control < 1 Then Control = 1 End If PWM = C Int(Control) tx tPWM = Control textoPWM = Chr(PWM) MSCo mm1.Output = textoPWM 'aqui se manejan los indicadores If te mperatura >= SetPoint Then tx tTemperatura.BackColor = &HFF00& enProceso = True ElseIf temperatura < (SetPoint - 2) Then tx tTemperatura.BackColor = &HFF& enProceso = False End If ' INDICADORES If enProceso = True Then tiempoBotella = tiempoBotella + 1 tx tTBotella.BackColor = &HFF00& shapeenProceso.FillColor = &HFF00& Else tx tTBotella.BackColor = &HFF& shapeenProceso.FillColor = &HC0C0C0 End If ' aca se calcula la temperatura dentro de la botella TempBotella = 0.999 * (temperatura - TempIni) * (1 - Exp(-tiempoBotella / tao)) + TempIni tx tTBotella.Text = tiempoBotella tx tTempBotella.Text = TempBotella
Print #1, " " & tiempo; " " & te mperatura; " " & PW M; " " & TempBotella If TempBotella >= TempPasteur Then Pasteurizando = True ElseIf TempBotella < TempPasteur Then Pasteurizando = False End If If Pasteurizando Then shapePasteur.FillColor = &HFF00& tx tTempBotella.BackColor = &HFF00& 'aca se actualiza el calcula de las UPS UPsAct = UPsAct + (10 ^ ((TempBotella - TempPasteur) / 7) / 60) ' UP total = t*10^(T-Tref)/z ' z generalmente se acepta 7 ' Tref 60 ºC Else shapePasteur.FillColor = &HC0C0C0 tx tTempBotella.BackColor = &HFF& End If If UPsAct <= UPsObj Then tx tUPs.Text = UPsAct PBUPs.Value = UPsAct BtnBotella.BackColor = &HFF& ElseIf UPsAct > UPsObj Then tx tUPs.Text = UPsObj PBUPs.Value = PBUPs.Max BtnBotella.BackColor = &HFF00& End If 'aqui se determina el control de la bomba If enProceso Then I f UPsAct <= UPsObj Then shpagua1.FillStyle = 0 shpagua2.FillStyle = 0 shpagua3.FillStyle = 0 agua = True ElseIf UPsAct > UPsObj Then
66
shpagua1.FillStyle = 1 shpagua2.FillStyle = 1 shpagua3.FillStyle = 1 agua = False End If Else shpagua1.FillStyle = 1 shpagua2.FillStyle = 1 shpagua3.FillStyle = 1 agua = False End If If agua Then MSCo mm1.Output = Chr(10) Else MSCo mm1.Output = Chr(5) End If ' Con el 10 se prende la bomba, con el cinco se apaga End Sub Private Sub tmrMuestra_Timer() On Error GoTo Error_Enviando MSCo mm1.Output = "@" GoTo Salir Error_Enviando: MsgBox "Ocurrió un error al intentar enviar el texto" MsgBox "Visual Basic detectó: " + Err.Description Resume Salir Salir: End Sub
67
Anexo 2
P&ID del sistema
68
Lista de Instrumentos & Funciones
# de Lazo # de Tag Descripción Señal Locación Ubicación P&ID
TE - 0101 Sensor de temperature LM35 L TT - 0101 Transmisor de Temperatura (amplificador LM741) E L TIC - 0101 TIC - 0101 Control Manual con Indicador de Temperatu ra E S
TANQUE 1 0001
TE - 0102 Sensor de temperature LM35 L TT - 0102 Transmisor de Temperatura (amplificador LM741) E L TIC - 0102
TIC - 0102 Control con Indicador de Temperatu ra E S
TANQUE 2 0001
TE - 0103 Sensor de temperature LM35 L TT - 0103 Transmisor de Temperatura (amplificador LM741) E L TIC - 0103
TIC - 0103 Control con Indicador de Temperatu ra E S
TANQUE 3 0001
TE - 0104 Sensor de temperature LM35 L TT - 0104 Transmisor de Temperatura (amplificador LM741) E L TIC - 0104
TIC - 0104 Control con Indicador de Temperatu ra E S
TANQUE 4 0001
TE - 0105 Sensor de temperature LM35 L TT - 0105 Transmisor de Temperatura (amplificador LM741) E L TIC - 0105 TIC - 0105 Control con Indicador de Temperatu ra E S
TANQUE 5 0001
SE - 0201 Relee L SIC - 0201 Control con Indicador de Velocidad E S SIC - 0201
MOTOR 1 0001
Lista de Equipamiento
# de Tag Descripción Fabricante Material Modelo Ubicación P&ID B-1 Bomba de Agua Desconocido Plástico --- TANQUE 1 0001 B-2 Bomba de Agua Desconocido Plástico --- TANQUE 2 0001 B-3 Bomba de Agua Desconocido Plástico --- TANQUE 3 0001 B-4 Bomba de Agua Desconocido Plástico --- TANQUE 4 0001 B-5 Bomba de Agua Desconocido Plástico --- TANQUE 5 0001 M-1 Motor Eléctrico para Banda Desconocido Metál --- MOTOR 1 0001 R-1 Calentador de Inmersión Desconocido Cerámica/Metál --- TANQUE 1 0001 R-2 Calentador de Inmersión Desconocido Cerámica/Metál --- TANQUE 2 0001 R-3 Calentador de Inmersión Desconocido Cerámica/Metál --- TANQUE 3 0001 R-4 Calentador de Inmersión Desconocido Cerámica/Metál --- TANQUE 4 0001 R-5 Calentador de Inmersión Desconocido Cerámica/Metál --- TANQUE 5 0001 T-1 Tanque Plastico 9 litros Estra Plástico --- TANQUE 1 0001 T-2 Tanque Plastico 13 litros Estra Plástico --- TANQUE 2 0001 T-3 Tanque Plastico 15 litros Estra Plástico --- TANQUE 3 0001 T-4 Tanque Plastico 13 litros Estra Plástico --- TANQUE 4 0001 T-5 Tanque Plastico 9 litros Estra Plástico --- TANQUE 5 0001 TR-1 Transportador Desconocido -- --- TR1 0001
Lista de Canalizac iones
# de Tag Descripción Tamaño de la línea Calibre Presión Temperatura 3/8" – LPW - 9001 Tubería CPVC Desconocido 1/2" Baja Baja 3/8" – LPW - 9002 Tubería CPVC Desconocido 1/2" Baja Media 3/8" – LPW - 9003 Tubería CPVC Desconocido 1/2" Baja Alta 3/8" – LPW - 9004 Tubería CPVC Desconocido 1/2" Baja Media 3/8" – LPW - 9005 Tubería CPVC Desconocido 1/2" Baja Baja
69
Anexo 3
Planos de la Planta
