K-PATENTS SEEDMASTER SM-3

PARA EL MONITOREO MULTIPARAMÉTRICO DE LA CRISTALIZACIÓN DEL AZÚCAR Y LA SIEMBRA AUTOMÁTICA

SB: SM-3/2Enero de 2016

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CRISTALIZACIÓN DE AZÚCARLa cristalización es una parte muy importante de la fabricación de azúcar y tiene un efecto muy importante en la calidad del producto, el rendimiento y el coste de producción. El control moderno de la cristalización debe basarse en la medición confiable en línea de los parámetros críticos para el control del proceso mediante un operador local (control manual) o por medio de un sistema de control automático avanzado de los procesos.

SOBRESATURACIÓNLa sobresaturación es la fuerza impulsora de la cristalización. El crecimiento de los cristales (velocidad de cristalización) depende de este parámetro. Una sobresaturación elevada significa un crecimiento más rápido de los cristales, y viceversa. También se ha demostrado que una sobresaturación excesiva provoca una mala calidad de los cristales y la formación de finos y conglomerados. Estos deben fundirse, concentrarse, reciclarse y cristalizarse de nuevo, lo cual se traduce en:

• pérdida de tiempo y energía; • disminución del rendimiento efectivo del azúcar producido, e • incremento del uso de agua y el costo de producción.

Las ilustraciones de los cristales de azúcar siguientes muestran la presencia de finos.

Gran cantidad de finos

Conglomerados

La sobresaturación se define como la cantidad de azúcar disuelto dividido entre la cantidad de azúcar necesaria para la saturación en la misma cantidad de agua a la misma temperatura. La sobresaturación únicamente puede producirse si esta proporción es mayor que 1,0 (saturación). La sobresaturación es una función multivariable de los parámetros de la fase líquida (licor madre) y debe calcularse teniéndolos todos en cuenta:

SOBRESATURACIÓN = f (C, P, T, m, b, c) donde:

C: concentración de jarabe/licor madre (%)P: pureza del jarabe/licor madre (%)T: temperatura ºCm, b, c: parámetros de calidad del jarabe/licor madre

Por lo tanto, para poder calcular la sobresaturación, la concentración de licor madre debe medirse selectivamente en línea y sin perturbación por los cristales y burbujas de vapor presentes en la masa cocida.

Los sensores convencionales utilizados en el control de la cristalización para determinar, por ejemplo, la conductividad, la consistencia, la densidad de la masa cocida o el contenido de sólidos [nuclear o microondas, radio frecuencia (RF)] y la concentración de licor (refractómetro) tan solo proporcionan datos sobre un único parámetro de la masa cocida. Sin embargo, ninguno de estos parámetros puede sustituir la sobresaturación en el control avanzado. Además, la mayoría de estos sensores (excepto el refractómetro) proporcionan datos indirectos y aproximados correlacionados con el contenido de cristales. El control avanzado de la cristalización del azúcar requiere una monitorización precisa en línea y en tiempo real de la sobresaturación durante el proceso completo de cristalización. Además de la sobresaturación, también deben monitorizarse en tiempo real otros parámetros críticos de la masa cocida.

Fuente: M. Saska: Boiling point elevation of technical sugarcane solutions and its use in automatic pan boiling. International Sugar Journal 2002, VOL. 104, N.º: 1247

Parámetros de sobresaturación críticos para iniciar la nucleación

1,101,111,121,131,141,151,161,171,181,191,201,211,22

74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100

SU

PE

RS

ATU

RA

CIÓ

N

PUREZA DEL JARABE/LICOR MADRE (%)

TEMP.:60 °CTEMP.:65 °CTEMP.:70 °CTEMP.:75 °CTEMP.:80 °C

SO

BR

ES

ATU

RA

CIÓ

N

3

TRANSMISOR MULTIPARAMÉTRICO DE LA CRISTALIZACIÓN Y DISPOSITIVO DE SIEMBRASeedMaster SM-3 es un exclusivo dispositivo de siembra y transmisor de cristalización de tercera generación para el uso con el refractómetro de proceso K-Patents. El SM-3 permite una monitorización precisa en línea y en tiempo real de la sobresaturación, el contenido de cristales durante todo el proceso de cristalización, la implementación y el control de la siembra manual o automática. El SM-3 tiene capacidad para conectar uno o dos sensores del refractómetro de proceso K-Patents y calcular la sobresaturación en uno o dos Tachos.

El SeedMaster SM-3 proporciona las tareas siguientes:

1. Captura de datos electrónica sobre los parámetros de la masa cocida.2. Cálculo y transmisión en línea de los parámetros de la masa cocida

para el control avanzado de la cristalización del azúcar con sistema de control.

3. Organización y almacenamiento del archivo de datos del historial de procesos.

4. Comunicación avanzada con el sistema de control.5. Siembra automática en los Tachos.6. Sirve como interfaz de usuario para los operarios del sistema de

control y Tachos.

ENTRADAS DE SEEDMASTER SM-3La sobresaturación se calcula en línea teniendo en cuenta todos los parámetros de la función de sobresaturación. Por consiguiente, el uso de las siguientes tres (3) entradas de datos en línea C, T y D o S es obligatoria, mientras que el uso de los datos de laboratorio opcionales L es altamente recomendable:

C: concentración de jarabe/licor madre (%)T: temperatura ºC/ºFD: densidad de la masa cocida (kg/m3), oS: contenido de sólidos de la masa cocida (%)L: nivel de la masa cocida (%)

Los datos de laboratorio de determinados parámetros del lícor madre también son necesarios.

FUENTES DE SEÑALES DE ENTRADA DE DATOS EN LÍNEA:Obligatorias:

C: concentración de jarabe/licor madre (%) Refractómetro de proceso K-Patents

T: temperatura: Refractómetro de proceso K-Patents

Opcionales:D: densidad de la masa cocida: transmisor de densidad nuclear

o microondas, oS: contenido de sólido de la masa cocida: transmisor nuclear o

microondas

SALIDAS DE SEEDMASTER SM-3Datos medidos o calculados:El SeedMaster SM-3 proporciona en tiempo real los siguientes seis (6) parámetros de la masa cocida por cada cristalizador o Tacho:

1. SOBRESATURACIÓN ( )2. DENSIDAD DE LA MASA COCIDA (kg/m³)3. CONTENIDO DE SÓLIDOS DE LA MASA COCIDA (%)4. CONTENIDO DE CRISTALES (% por vol.)5. PUREZA DEL LICOR MADRE (%)6. TAMAÑO DE CRISTAL PROMEDIO (mm)

VISIÓN GENERAL DEL FUNCIONAMIENTO

Unidad de E/S SeedMaster SM-3

Salidas adicionales:Si el(los) refractómetro(s) de proceso K-Patents o los transmisores de densidad están conectados al SeedMaster SM-3, pueden mostrarse como salidas los datos siguientes:

7. CONCENTRACIÓN DEL LICOR MADRE (%)8. TEMPERATURA ºC/ºF9. NIVEL DE MASA COCIDA (%, opcional)

Datos del producto:Tamaño del cristal promedio (si se practica ensemillamiento completo), contenido de los cristales por templa, rendimiento de cristal y archivo histórico de las templas.

COMUNICACIÓN MODBUSLos datos medidos y calculados, los parámetros y los datos digitales (ON/OFF) se pueden transmitir en ambos sentidos entre el SeedMaster SM-3 y una computadora o sistema de control. La comunicación se basa en el protocolo de comunicación cliente/servidor Modbus/TCP/IP entre los dispositivos de la red Ethernet TCP/IP. El SeedMaster SM-3 funciona como el servidor, recibe solicitudes y datos de dispositivos periféricos (por ejemplo, los demás dispositivos de medición, es decir, clientes) y procesa la información y envía sus resultados al sistema de control mediante MODBUS.

UNIDAD DE E/S SEEDMASTER SM-3El SM-3 también puede equiparse con una unidad de E/S SM-3 opcional que gestione las entradas y salidas de corriente analógicas estándar y las entradas y salidas digitales ON/OFF en caso de que los datos de proceso de E/S no sean gestionados por el sistema de control. La transmisión de datos entre el SM-3 y la unidad de E/S SM-3 se basa en la comunicación digital.

Especificaciones de E/S del proceso:Entradas analógicas: 4 Entradas digitales: 6Salidas analógicas: 4 Salidas digitales: 2

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SISTEMAS ESTÁNDAR

REFRACTÓMETRO DE PROCESO K-PATENTS, UNIDAD DE E/S SM-3 Y SEEDMASTER SM-3Sistema K-Patents SeedMaster 3 totalmente equipado con refractómetro, cables de interconexión, unidad de E/S SM-3 y SeedMaster SM-3.

La comunicación es:• Refractómetro a SM3: UDP/IP• E/S analógica/digital: Unidad de E/S SM-3• Sistema de control a/desde SM-3:

MODBUS TCP/IP

REFRACTÓMETRO DE PROCESO K-PATENTS Y SEEDMASTER SM-3Sistema K-Patents SeedMaster 3 con refractómetro, cables de interconexión, conmutador Ethernet y SeedMaster SM-3.

La comunicación es:• Refractómetro a SM3: UDP/IP• Sistema de control de/para SM-3:

MODBUS TCP/IP

LAVADO DE PRISMA SISTEMA DE LAVADO DE PRISMA CON AGUA CALIENTE K-PATENTSK-Patents ofrece un sistema de lavado de prisma integral para evitar el depósito o la acumulación de los cristales de azúcar en la superficie del prisma. Los componentes del sistema de lavado con agua son una boquilla de agua integral montada en el cabezal del sensor del refractómetro, una toma de agua caliente (condensado caliente) y un transmisor indicador con relés integrados. Los relés accionan la válvula de agua y pueden configurarse para controlar el ciclo de lavado del prisma.

La temperatura del agua de lavado del prisma siempre debe ser más alta que la temperatura de proceso para evitar la cristalización y garantizar un buen resultado del lavado.

SM-005

Agua caliente

Válvula de agua (válvula de bola)

Sensor del refractómetro con boquilla de agua integral

Válvula de purga

1 2 3

4 5 6

7 8 9

- 0 .

BACK

ENTER

1.10

25.31

79.60 76.27

1447

83.88 STANDARD

MAIN

INSTRUMENT 1

INSTRUMENT 2

TRENDS

HISTORY

CONFIG

SETUP

MORE

SM-003/A

Cristalizador

Transmisor indicador DTR Unidad de E/S SM-3 SeedMaster SM-3

Sensor del refractómetro PR-23-GP Fuente de poder

100-240 V CA

Cable Ethernet Cable Ethernet

Cable Ethernet

Fuente de poder 24 V CC

E/S analógicaE/S digitalDCS

Cable del sensor

1 2 3

4 5 6

7 8 9

- 0 .

BACK

ENTER

1.10

25.31

79.60 76.27

1447

83.88 STANDARD

MAIN

INSTRUMENT 1

INSTRUMENT 2

TRENDS

HISTORY

CONFIG

SETUP

MORE

SM-004/A

Cristalizador

Transmisor indicador DTR SeedMaster SM-3

Sensor del refractómetro PR-23-GP

Fuente de poder 100-240 V CA

Cable Ethernet

MODBUSTCP/IPDCS

Cable Ethernet

Conmutador Ethernet

Cable del sensor

Fuente de poder 24 V CC

Fuente de poder 100-240 V CA

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PANTALLAS Las diferentes pantallas de SeedMaster SM-3 proporcionan información en línea en tiempo real de uno o dos Tachos y acceso a los modos de configuración de SeedMaster.

Pantalla estándar en la que se muestran seis (6) parámetros de masa cocida calculados

Pantalla principal en la que se muestran datos sobre dos Tachos

Tendencias

Historial de procesos en el que se muestra el archivo de tendencias y datos

Configuración de los datos de E/S

Configuración de la comunicación

K-PATENTS OYP.O. BOX 77ELANNONTIE 5FI-01511 VANTAA, FINLANDIATELÉFONO: INT. +358-207-291 570FAX: INT. +358-207-291 577IINFO@KPATENTS.COMWWW.kPATENTS.COM

K-PATENTS, INC.1804 CENTRE POINT CIRCLE, SUITE 106 NAPERVILLE, IL 60563ESTADOS UNIDOSTELÉFONO: (630) 955 1545FAX: (630) 955 1585IINFO@KPATENTS-USA.COMWWW.KPATENTS.COM

Nos reservamos el derecho a realizar modifica-ciones de carácter técnico.

ESPECIFICACIONESSEEDMASTER SM-3 Cálculo, visualización y transmisión en línea de hasta nueve (9) parámetros de masa cocida durante la cristalización del

azúcar para un máximo de dos (2) Siembra automática de Tachos basada en la supersaturación calculada o un punto de ajuste de siembra de densidad seleccionable. Captura electrónica de los datos medidos y calculados para los últimas 100 templas; visualización de las tendencias históricas de las templas.

Pantalla y teclado: Pantalla táctil en color de 10” de 2024 x 768, resistiva de 4 hilos; para montaje en pared, tablero y panel.Fuente de poder: +24 V CC +/-10%, máx. 8,5 W.Clasificación eléctrica: Sin clasificación, ubicaciones ordinarias.Conexiones: 1 x M12-4 clavijas, codificación D, F (Ethernet externa); 1 x M12-8 clavijas, codificación A, F (sistema); 1 x M12-4 clavijas,

codificación A, M (24 V CC, (mA))Entradas/salidas: Alimentación, Ethernet (sensor y externa)Dimensiones: Altura: 242 mm; anchura: 312 mm; profundidad: 49 mm Cubierta: Cubierta de aluminio para las condiciones de la sala de control; protección IP65, NEMA 4.Peso de SeedMaster SM-3: 5,4 kgMODELO DE REFRACTÓMETRO DE PROCESO

Refractómetro de proceso K-Patents PR-23-GP

Montaje del sensor: Mediante conexión con brida y contra brida adaptador-AP para instalaciones en Tachos.

Conexión del proceso del sensor: Brida ANSI 150 libras, 3 pulgadas, longitud de inserción 130 mm/brida DIN 2656, PN25 DN80, longitud de inserción 130 mm/brida JIS 10k 80 A, longitud de inserción 130 mm.

TRANSMISOR INDICADOR DTR: Conectividad para uno o dos sensores de refractómetro; dos relés de señal integrados; cubierta de policarbonato, protección IP66 NEMA 4X.

Salida de corriente: Aislada 4-20 mA, carga máx. 1.000 Ohmios, aislamiento galvánico 1.000 V CC o CA (pico), función de retención durante el lavado de prisma.

Fuente de poder: Entrada de CA de 100-240 V CA/50-60 Hz

Conexiones remotas y Ethernet Ethernet 10/100BaseT, servidor web para configuración y diagnósticos, conexión con protocolo UDP/IP para adquisición de datos.

LAVADO DE PRISMA Boquilla de agua presurizada integral, montaje WN en el cabezal del sensor del refractómetro; unidad de relés de alimentación, transmisor indicador con relés integrados.

UNIDAD DE E/S SM-3 Para la transmisión digital y el tratamiento de entradas y salidas de corriente analógicas estándar y entradas y salidas digitales de ON/OFF; cubierta de policarbonato, protección IP66 NEMA 4X.

Fuente de poder: Entrada de CA de 100-240 V CA/50-60 HzCABLES DE INTERCONEXIÓN Longitud estándar de 10 m. La longitud del cable de interconexión es ajustable sobre el terreno con el extensor de cable

Platform 4 hasta 100 m.SERVICIOS Para garantizar el soporte continuo antes y después de la compra de nuestros productos, ofrecemos servicios locales

de consultoría de aplicaciones, formación, mantenimiento y soporte técnico a través de nuestra red de representantes de ventas autorizados. Consulte www.kpatents.com para ponerse en contacto con su representante más cercano.

PATENTES Consulte www.kpatents.com

Sensor PR-23-GP contra brida-AP Transmisor indicador DTR yUnidad de E/S SM-3

SeedMaster SM-3

[8.27]210

[12.82]312

[10.83]275

[6.2

1]15

7.8

[9.5

3]24

2

[8.87]225

[10.

48]

266

[6.26]159

[6.24]159

[7.71]196

[3.97]101

+0

.04

3.49

0.0

0

+1

89 0

Diá

met

ro d

el

orifi

cio