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Control automático de la producción de papas precocidas congeladas Andrea Catalina Paz Enríquez 1 , Sara Quintero Montoya 2 , Camilo Rojas Lopera 3 , Daniel Alejandro Sanclemente Londoño 4 , Manuela Toro Roso 5 , Angie Carolina Vargas torres 6 1 acpaze@eafit.edu.co, 2 squintero1@eafit.edu.co, 3 crojasl@eafit.edu.co 4 dasancleml@eafit.edu.co, 5 mtoror@eafit.edu.co, 6 acvargast@eafit.edu.co I. INTRODUCCIÓN La automatización industrial ha tomado gran importancia para todos los sectores industriales, ya que permite mejorar la productividad de las empresas y la calidad de sus productos. La automatización y el desarrollo de los procesos industriales se han apoderado progresivamente de las empresas manu- factureras dentro y fuera del país, facilitando la eficiencia y optimización de los recursos industriales. En este caso, para la producción de papas precocidas conge- ladas se tiene la empresa Papitas MCDASA (Fig. 1) donde el nombre surge a partir de las iniciales de sus creadores. La elaboración del producto requiere operaciones automatizadas y mecanizadas: La materia prima es recibida y almacenada, después se clasi- fica por tamaño usando una tolva industrial, luego se lavan para eliminar toda la tierra con la que llegan y demás su- ciedades, posteriormente las papas limpias son transportadas para pelarlas por medio de vapor y una peladora industrial, después se realiza el troceado en bastones para pasarlas al blanqueado y prefritado; donde luego son enfriadas, em- pacadas y almacenadas para su distribución. El producto viene semipreparado y congelado en bolsas de 1 kg, son asequibles para cualquier tipo de cliente y son productos que generalmente está en la cocina de las casas. Fig. 1. Isotipo de la empresa.[1] El proyecto busca proponer una posible solución para la automatización, teniendo en cuenta la oportunidad del uso de nuevas alternativas que permitan mayor eficiencia y optimización de recursos industriales. Como objetivo general se busca automatizar el control para la producción de papas precocidas congeladas en la ciudad de Medellín, con la finalidad de optimizar el proceso y reducir significativamente la intervención humana. Y como objetivos específicos se busca identificar y proponer un proceso para la producción de papas precocidas y sus respectivos subprocesos, definir y describir las maquinas necesarias para un correcto funcionamiento del proceso industrial, identificar los sensores y actuadores para la automatización de cada máquina en el proceso de producción de papas precocidas. Para la automatización del proceso de producción se analizó la viabilidad de alternativas tecnológicas que permitan un control más sencillo para la obtención de producto deseado, manteniendo los estándares de calidad requeridos. Por ello, para cada máquina del proceso se ideó un protocolo en el que se implementaron sensores y actuadores. Por lo tanto, el proyecto se realiza bajo la necesidad de hacer un control automático en el proceso industrial de papas precocidas, el cual es importante debido a que este cuenta con muchos subprocesos que implican la intervención de personal, lo que genera pérdidas anuales a las industrias. En cuanto al contenido del proyecto, más adelante se presentará cada uno de los subprocesos que se realizan en la empresa Papitas MACDASA, con ayuda de diagramas, protocolos y MEFs con sus respectivos sensores y actu- adores, para su mayor entendimiento. Además, elementos de gran importancia para la automatización del proceso como el diagrama SCADA (cuyas siglas en español significan Supervisión, Control y Adquisición de Datos) donde se incluyen los IHM (Interfaz Hombre Máquina). Por lo tanto, el proyecto se divide en las siguientes secciones: Descripción del proceso, Instrumentación, protocolos, implementación y conclusiones. II. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Para la producción de papas precocidas congeladas, primero se recibe la materia prima y se almacena a una temperatura en la que se conserve, después se lleva por una cinta transportadora para clasificar las papas usando una tolva, donde las más pequeñas se descartan. Luego son transportadas de nuevo por medio de otra cinta para lavarlas en una lavadora industrial, y después pelarlas usando vapor a alta presión y una peladora industrial. Posteriormente, son llevadas a la cortadora en la que se real- iza el troceado en bastones, para luego hacer el blanqueado y prefritado. Después se trasladan por medio de una banda transportadora de enfriado y se llevan a la empaquetadora, donde luego se dirigen hacia el congelador; para que pos-

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Control automático de la producción de papas precocidas congeladas

Andrea Catalina Paz Enríquez1, Sara Quintero Montoya2, Camilo Rojas Lopera3,Daniel Alejandro Sanclemente Londoño4, Manuela Toro Roso5, Angie Carolina Vargas torres6

[email protected], [email protected], [email protected]@eafit.edu.co, [email protected], [email protected]

I. INTRODUCCIÓN

La automatización industrial ha tomado gran importanciapara todos los sectores industriales, ya que permite mejorar laproductividad de las empresas y la calidad de sus productos.La automatización y el desarrollo de los procesos industrialesse han apoderado progresivamente de las empresas manu-factureras dentro y fuera del país, facilitando la eficiencia yoptimización de los recursos industriales.En este caso, para la producción de papas precocidas conge-ladas se tiene la empresa Papitas MCDASA (Fig. 1) dondeel nombre surge a partir de las iniciales de sus creadores. Laelaboración del producto requiere operaciones automatizadasy mecanizadas:La materia prima es recibida y almacenada, después se clasi-fica por tamaño usando una tolva industrial, luego se lavanpara eliminar toda la tierra con la que llegan y demás su-ciedades, posteriormente las papas limpias son transportadaspara pelarlas por medio de vapor y una peladora industrial,después se realiza el troceado en bastones para pasarlas alblanqueado y prefritado; donde luego son enfriadas, em-pacadas y almacenadas para su distribución. El productoviene semipreparado y congelado en bolsas de 1 kg, sonasequibles para cualquier tipo de cliente y son productosque generalmente está en la cocina de las casas.

Fig. 1. Isotipo de la empresa.[1]

El proyecto busca proponer una posible solución parala automatización, teniendo en cuenta la oportunidad deluso de nuevas alternativas que permitan mayor eficiencia yoptimización de recursos industriales.Como objetivo general se busca automatizar el controlpara la producción de papas precocidas congeladas enla ciudad de Medellín, con la finalidad de optimizarel proceso y reducir significativamente la intervenciónhumana. Y como objetivos específicos se busca identificar y

proponer un proceso para la producción de papas precocidasy sus respectivos subprocesos, definir y describir lasmaquinas necesarias para un correcto funcionamiento delproceso industrial, identificar los sensores y actuadorespara la automatización de cada máquina en el proceso deproducción de papas precocidas.Para la automatización del proceso de producción se analizóla viabilidad de alternativas tecnológicas que permitan uncontrol más sencillo para la obtención de producto deseado,manteniendo los estándares de calidad requeridos. Por ello,para cada máquina del proceso se ideó un protocolo en elque se implementaron sensores y actuadores. Por lo tanto,el proyecto se realiza bajo la necesidad de hacer un controlautomático en el proceso industrial de papas precocidas, elcual es importante debido a que este cuenta con muchossubprocesos que implican la intervención de personal, loque genera pérdidas anuales a las industrias.

En cuanto al contenido del proyecto, más adelante sepresentará cada uno de los subprocesos que se realizan enla empresa Papitas MACDASA, con ayuda de diagramas,protocolos y MEFs con sus respectivos sensores y actu-adores, para su mayor entendimiento. Además, elementos degran importancia para la automatización del proceso comoel diagrama SCADA (cuyas siglas en español significanSupervisión, Control y Adquisición de Datos) donde seincluyen los IHM (Interfaz Hombre Máquina). Por lo tanto,el proyecto se divide en las siguientes secciones: Descripcióndel proceso, Instrumentación, protocolos, implementación yconclusiones.

II. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Para la producción de papas precocidas congeladas,primero se recibe la materia prima y se almacena a unatemperatura en la que se conserve, después se lleva poruna cinta transportadora para clasificar las papas usandouna tolva, donde las más pequeñas se descartan. Luego sontransportadas de nuevo por medio de otra cinta para lavarlasen una lavadora industrial, y después pelarlas usando vapora alta presión y una peladora industrial.Posteriormente, son llevadas a la cortadora en la que se real-iza el troceado en bastones, para luego hacer el blanqueadoy prefritado. Después se trasladan por medio de una bandatransportadora de enfriado y se llevan a la empaquetadora,donde luego se dirigen hacia el congelador; para que pos-

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terior a ello pasen por el control de calidad con el fin dedescartar las papitas que no cumplen con los estándares.Finalmente, son almacenadas a una temperatura determinadapara su posterior distribución.Con el fin de visualizar de forma más sencilla la transforma-ción de las papas en cada proceso se presenta el diagramade flujo de materia (Fig. 2) y para identificar la distribuciónde las máquinas en la empresa se tiene el layout (Fig. 3).

Fig. 2. Diagrama de flujo de materia.

A. Descripción de cada subproceso

Las papas llegan a cada sección por medio de bandastransportadoras.

• ALMACENAMIENTO 1: La materia prima (papascrudas) llegan a la empresa y son almacenadas por uncorto tiempo mientras son transportadas a la sección declasificación.

• CLASIFICACIÓN: Las papas que llegan del almace-namiento son clasificadas por medio de una tolva quedescarta las papas que son muy pequeñas, donde las quetienen el tamaño adecuado entran al proceso.

• LAVADO: En esta sección las papas se lavan en unalavadora industrial que funciona con agua, agitación yun sistema de puertas.

• PELADO: Las papas lavadas ingresan a la zona depelado donde la cáscara se debilita con vapor y lacáscara es retirada con una peladora industrial.

• CORTADO: Las papas peladas son transportadas haciala cortadora industrial, en la que se obtienen ya laspapitas en bastones.

• BLANQUEADO: Para posteriormente realizar el pre-fritado, se blanquean las papas en una blanqueadoraindustrial que

• PREFRITADO: Se transportan las papas a la freidoradonde se prefritan a una temperatura de 190C por 30minutos, para que al momento del cliente fritas laspapas, estas tengan su crocancia característica.

• ENFRIADO: Luego de prefritar las papitas en bastones,es necesario que se reduzca la temperatura con la quesalen usando la banda de enfriado.

• EMPAQUETADO: En esta sección, las papas ya enfri-adas son empacadas en bolsas plásticas en cantidadesde 1 kg.

• CONGELACIÓN: Las papas empacadas pasan al con-gelador industrial donde son congeladas a la temper-atura necesaria que es de -30 C.

• CONTROL DE CALIDAD: El control de calidad lorealiza el personal, en esta sección se descartan losempaques mal sellados y con imperfectos.

• ALMACENAMIENTO 2: Cuando se tienen las papasya congeladas y en los empaques de plástico, se trans-portan hacia la bodega de almacenamiento que cuentacon un sistema que mantiene la temperatura necesariapara que las papas precocidas congeladas se conservenmientras llegan los camiones para su distribución.

B. Layout de la empresa

En cuanto a la distribución de las máquinas en la empresa,se decidió que fuera de la forma como se muestra en ellayout (Fig.3) debido a que es necesario que no hayanobstáculos o espacios muy angostos en el transporte de laspapas por medio de las diferentes bandas transportadoras,además que con esta disposición no se ocupa tanto espacioen comparación con otras posibles distribuciones.

Fig. 3. Layout de la empresa.[2]

Fig. 4. Distribución empresa (Realizado con SolidWorks).

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III. INSTRUMENTACIÓN

En la instrumentación para el proceso de producción delas papas precocidas congeladas se tiene el diagrama tipoSCADA (Fig. 5) que también se encuentra en la carpeta deinstrumentación. Este se emplea para permitir el control ysupervisión de los subprocesos; además de que se puedenobservar los sensores y actuadores de cada máquina, tambiénse cuenta con los IHM para cada una.

Fig. 5. Diagrama tipo SCADA (Realizado con Draw.io).

Ahora, teniendo en cuenta que cada subproceso cuenta consensores y actuadores, se muestra a continuación de formagráfica la distribución de estos en el sistema:

Fig. 6. Sensores.

IV. PROTOCOLO E IMPLEMENTACIÓN

Las MEF se programaron en MATLAB, en el entorno deprogramación visual Simulink con la librería StateFlow. Lanotación usada para las MEFs se muestra en la Fig. 57.

A. ALMACENAMIENTO 1

1) Si se presiona el botón START , se encuentra activoel sensor de presencia S1 y hay suficiente peso enla caja (sensor de peso P ), se activa la compuerta C

que permite la salida de papas. A su vez, se activa elled verde LV indicando que el proceso productivo seencuentra en estado activo.

2) Si no se detecta presencia de papas (S1 está desacti-vado), la compuerta C se desactiva. No es necesario

Fig. 7. Actuadores.

que P esté desactivado para cerrar la compuerta, perosí es necesario que esté activo al momento de abrirla.

3) Si se presiona el botón de STOP , se cierra la com-puerta y se enciende el led rojo LR.

Fig. 8. Diagrama de entradas y salidas Almacenamiento 1.

Fig. 9. Tabla de actuadores y sensores del Almacenamiento 1.

Fig. 10. MEF 1 - Almacenamiento 1 (Realizado en Simulink).

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B. TOLVA

Supervisión:

1) Si se pulsa el botón Start, se activa la banda trans-portadora BT .

2) Si se pulsa el botón Stop, se desactiva BT y se cierrrala compuerta de diámetro inferior CT

Movimiento:

1) Si se activa Pmax, se detiene BT y se abre lacompuerta CT .

2) Si Pmax está desactivado, entonces se cierra CT y seenciende BT .

Fig. 11. Diagrama de entradas y salidas para la Tolva.

Fig. 12. Tabla de actuadores y sensores de la tolva.

Fig. 13. MEF 2 - Tolva (Realizado en Simulink).

C. LAVADORA

Encendido:

1) Si START se pone en ON, entonces se enciende lalavadora, la bomba de llenado B y el motor de la bandatransportadora BT .

2) Si START se pone en OFF, entonces todo el procesode lavado se para. Se apaga la lavadora, B y BT .

Entrada-Salida:

1) Si SP1 detecta la presencia de papas, entonces seenciende LA indicando la entrada de las papas y seactiva el cierre de la puerta en la salida PS .

2) Si dentro de la lavadora el sensor de peso Wmax

detecta la cantidad máxima de papas que pueden haberadentro, entonces se activa el cierre de la puerta en laentrada PE y se apaga LA indicando que ya no hayentrada de papas.

3) Al momento de vaciar el agua de la lavadora, si SQya no detecta flujo de agua, entonces se desactiva PS

para la apertura de la puerta en la salida y puedan salirlas papas limpias.

4) Si SP2 ya no detecta papas salientes, entonces sedesactiva PE para la apertura de la puerta en la entradae ingrese el siguiente lote de papas.

Lavado:

1) Si el sensor de cierre de las puertas PC detecta que lapuerta en la entrada y la salida están cerradas, entoncesse apaga BT y se abre V1 para llenar la lavadora conagua.

2) Si se detecta que ya se llegó al nivel máximo de aguacon Nmax, entonces se cierra V1 y se prende el motorde la lavadora ML.

3) Si termina el lavado, entonces se apaga ML y se abrela válvula V2 para el vaciado del agua sucia, dondeSQ detecta el flujo de salida del agua.

4) Si Nmax ya no detecta el nivel máximo de agua ySQ no detecta más flujo de agua, entonces se cierraV2 y vuelve a comenzar el proceso de lavado.

NOTA: Cada lote de papas se lava dentro de la máquinapor un tiempo de 4 minutos.La tierra que pueda quedardentro de la lavadora sale debajo de las rejillas de la bandatransportadora junto con las papas limpias encima de larejilla.

Fig. 14. Diagrama de entradas y salidas para la Lavadora.

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Fig. 15. Tabla de actuadores y sensores de la Lavadora.

Fig. 16. MEF 3 - Lavadora (Realizado en Simulink).

Fig. 17. MEF 4 - Lavadora (Realizado en Simulink).

Fig. 18. MEF 5 - Lavadora (Realizado en Simulink).

D. PELADORA DE PAPAS A VAPOR

Supervisión:

1) Si se presiona Start en el inicio de la jornada, entoncescomienzan los procesos de calentamiento y llenado deltanque.

2) Si Stop se encuentra activado, todos los procesos estándetenidos y la compuerta CP se encuentra abierta.

Calentamiento y llenado del tanque:

1) Tan pronto como se inicia el proceso utilizando Start,se enciende la resistencia R. Donde R estará encendidaa menos que:

• El sensor de temperatura Tmin o el sensor depresión PRmin se encuentren activados.

• El nivel del agua este por debajo del mínimo.

2) Si el nivel del agua es menor al mínimo, se activala válvula V 1, y se desactiva únicamente cuando seactivan los dos sensores de nivel del agua al tiempo.

3) Al llegar las papas del lavado, estas llegan a la bandatransportadora 1, y son dirigidas a la banda trans-portadora 2, cuyo motor Mb2 se encuentra apagadoinicialmente.

4) Si el sensor de peso P1 detecta un peso total de 1100kgen la banda transportadora 2, detiene el ingreso depapas de la banda transportadora 1. Si en ese instante,la presión en el interior del tanque es superior a lamínima, comienza el procedimiento conocido como elgolpe de vapor.

Golpe de vapor:

1) Si se cumplen los requerimientos ya mencionados, seactiva la válvula V 2, permitiendo el paso del vaporhacia la tanda de papas recogida.

2) Luego, el temporizador T1 empieza a contar 1 minuto,tiempo necesario para un golpe de calor adecuado.

3) Una vez pasado 1 minuto, la válvula V 2 se cierra.Si en ese momento, el sensor de peso de la peladoraP2 no ha detectado el peso total de la tanda de papas(1100kg), se activa el motor de la banda transportadora2 Mb2, y las papas comienzan a depositarse en lapeladora, comenzando la etapa final de pelado.

4) Las papas que ya recibieron el golpe de vapor caen enla peladora y el sensor de peso de la banda transporta-dora P1 se desactiva, activando el motor de la bandatransportadora Mb1, para depositar la siguiente tanda.

Pelado de papas:

1) Cuando el sensor de peso P2 censa el peso total de latanda, se activan tanto el motor del eje giratorio Me,como la válvula de aspersión V 3. En ese momento, untemporizador T2 comienza a contar 2 minutos.

2) Una vez el temporizador termina, se detiene el motordel eje giratorio Me y la válvula de aspersión V 3,y se abre la compuerta CP . Las papas salen por lacompuerta, mientras el agua se drena por otra tubería.

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Fig. 19. Diagrama de entradas y salidas para la Peladora.

Fig. 20. Tabla de actuadores y sensores de la Peladora.

Fig. 21. MEF 6 - Peladora (Realizado en Simulink).

Fig. 22. MEF 7 - Peladora (Realizado en Simulink).

Fig. 23. MEF 8 - Peladora (Realizado en Simulink).

E. CORTADORA

Encendido:

1) Si se requiere, se presiona el botón START y el motor

Fig. 24. MEF 9 - Peladora (Realizado en Simulink).

Fig. 25. MEF 10 - Peladora (Realizado en Simulink).

de la cortadora (MC) comienza a funcionar.2) Si se activa el botón STOP , el motor MC se detiene.Compuerta:1) Si el sensor de peso Sp detecta el peso requerido

(un lote), se abre la compuerta de la cortadora PC,permitiendo el paso de las papas hacia la cortadora.

2) Si el sensor de peso requerido (Sp) está inactivo, lacompuerta permanece cerrada.NOTA: Al abrirse la compuerta, cae todo el lote depapas requerido detectado por el sensor de peso.

Banda transportadora:1) Si el sensor de peso Sp detecta el peso requerido (un

lote), se desactiva la banda transportadora.2) Si Sp está inactivo, se mueve la banda transportadora.

Fig. 26. Diagrama de entradas y salidas para la Cortadora.

Fig. 27. Tabla de actuadores y sensores de la Cortadora.

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Fig. 28. MEF 11 - Cortadora (Realizado en Simulink).

F. BLANQUEADORA

Movimiento bandas:

1) Al inicio de la jornada laboral, cuando no hay papas enla banda que las sumerge, la banda que trae las papasdesde otro proceso comienza a moverse.

2) Cuando hay un lote de papas sumergido en el agua yno se ha completado un lote de papas en espera paraser sumergido, la banda que transporta las papas desdeotro proceso comienza a moverse.

3) Cuando el lote en espera para ser sumergido se hacompletado, la banda que transporta las papas desdeotro proceso se detiene.

4) Si el lote en espera se ha completado y el temporizadorha marcado 5 minutos desde que el lote anterior sesumergió, la banda que sumerge las papas comienza amoverse.

5) Si no hay papas sumergidas, pero hay un lote de papasen espera, la banda que sumerge los lotes comienza amoverse.

6) Si no han pasado 5 minutos desde que un lote depapas se sumergió en el agua, la banda que las sumergepermanece quieta.

Llenado y vaciado:

1) Si el escaldador está vacío y se detectan papas encualquiera o en ambas bandas, entonces el escaldadorcomienza a llenarse.

2) Si no hay papas en la banda que las sumerge en elagua, el escaldador comienza a vaciarse.

Calentamiento:

1) Si el nivel del agua del escaldador es el requerido yno se ha alcanzado la temperatura Máxima del agua,el agua comienza a calentarse.

2) Si la temperatura del agua es igual o superior a latemperatura mínima del escaldador, el agua se siguecalentando.

3) Si el agua se encuentra a la temperatura máxima, elagua deja de calentarse.

Fig. 29. Diagrama de entradas y salidas para la Blanqueadora.

Fig. 30. Tabla de actuadores y sensores de la Blanqueadora.

NOTA: Se agrega la segunda MEF no simulada en Matlabporque en ella se pueden negar los temporizadores, mientrasque en la herramienta stateFlow no, por lo que se diseña unaMEF que no contenga temporizadores negados en stateFlow.

Fig. 31. MEF 12 - Blanqueadora (Realizado en Simulink).

G. FREIDORA

Supervisión:

1) Si se pulsa el botón de Start, se activa la bomba B.2) Si se pulsa el botón de Stop, se apaga la resistencia (R)

y se abre la válvula V , para drenar el aceite contenidoen la freidora.

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Fig. 32. MEF 12 - Blanqueadora.

Fig. 33. MEF 13 - Blanqueadora (Realizado en Simulink).

Fig. 34. MEF 14 - Blanqueadora (Realizado en Simulink).

Movimiento:

1) Cuando se llega al nivel máximo de aceite, el sensor(Nmax) se activa.

2) Cuando el aceite es drenado de la freidora al final delproceso, el sensor (Nmin) se activa.

3) Cuando se alcanza el peso límite, el sensor (W ) seactiva, y la banda transportadora (BT ) para.

4) Si la banda transportadora (BT ) se encuentra fuera dela freidora, el sensor (Xsup) se activa.

5) Si la banda transportadora (BT ) se encuentra dentrode la freidora, el sensor (Xinf ) se activa.

Calentamiento:

1) Cuando se activa el sensor (Nmax), también se activala resistencia (R).

2) Cuando la freidora llega a la temperatura deseada(190C), se activa el sensor (Tmax).

Fig. 35. Diagrama de entradas y salidas para la Freidora.

Fig. 36. Tabla de actuadores y sensores de la Freidora.

Fig. 37. MEF 15 - Freidora (Realizado en Simulink).

H. BANDA DE ENFRIADO

1) Encendido: El proceso comienza cuando se oprime elboton Start, se enciende el led L0 y la maquina sequeda en un estado de espera.

2) Inicio del proceso: Una vez el primer sensor de pres-encia (P0) detecte algo, se verifica que el peso que seencuentra en el sensor (K0) sea el correcto, se procedea mover el motor de la banda (M0) para que las papasentren al proceso de enfriado.

3) Etapa 1: A lo largo del recorrido cuando el segundosensor de presencia (P1) detecte las papas, se activael compresor de aire (C0) que hace que este salga

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por los orificios y se comience el enfriado primariodel producto. (NOTA: En esta etapa se encuentra unsensor de presión (W ), el cual debe estar activo paraverificar la presión del aire que sale y si esta sobrepasael límite, el sensor y el compresor se apaga).

4) Etapa 2: Seguido de esto, cuando el sensor de presencia(P ) detecte algo se activa el aspersor que permitela salida de nitrógeno (A1) que congela en procesosecundario del enfriado.

5) Etapa 3: En esta etapa las papas pasan por un sensor decontrol de temperatura (T0), el cual realiza las lecturasy al detectar un exceso de temperatura, activa unsegundo aspersor de nitrógeno ("A2") el cual terminacon el enfriado y congelamiento de las papas.

Fig. 38. Diagrama de entradas y salidas Banda de Enfriado.

Fig. 39. Tabla de actuadores y sensores de la Banda de Enfriado.

Fig. 40. MEF 16 - Enfriado (Realizado en Simulink).

I. EMPAQUETADORA

1) Al activar el botón ON el proceso inicia activandola banda impulsada por M1 y se abre la compuertaC1. Al activar el botón OFF todos los actuadores sedesactivan.

2) El proceso comienza con la banda transportadora lle-vando las papas a la tolva depositándolas en esta.

Fig. 41. MEF 17 - Enfriado (Realizado en Simulink).

Fig. 42. MEF 18 - Enfriado (Realizado en Simulink).

Fig. 43. MEF 19 - Enfriado (Realizado en Simulink).

Fig. 44. MEF 20 - Enfriado (Realizado en Simulink).

3) Al estar C1 inicialmente abierta y C2 cerrada, laspapas de depositaran en el contenedor.

4) En este contenedor se encuentra el censor de peso W1,si este detecta un peso de 1 kg se procede a cerrar C1

y se detiene M1, para evitar el ingreso de más papas.5) En la plataforma A1 se encuentra situado el empaque,

la compuerta C2 no se abrirá hasta que S1 detecte lapresencia de este.

6) Al abrir C2 las papas se depositarán en el empaquey al ya no detectar peso en W1, procederá a cerrarseC2.

7) El sensor de peso W2 situado en la plataforma aldetectar un peso de 1 kg, activa A para que estadescienda.

8) Si S2 detecta el empaque, entonces se activa el pistónP1 donde se encuentra la resistencia R que también seactiva, sellando el empaque con calor. P1 se contraedespués de 4 segundos y se active P2.

9) P2 empuja el paquete ya sellado en una caja y secontrae después de 2 segundos.

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10) Si W2 está desactivado porque no detecta peso, en-tonces A sube.

Fig. 45. Diagrama de entradas y salidas Empaquetadora.

Fig. 46. Tabla de actuadores y sensores de la Empaquetadora.

Fig. 47. MEF 21 - Empaquetadora (Realizado en Simulink).

Fig. 48. MEF 22 - Empaquetadora (Realizado en Simulink).

J. CONGELADOR

1) Al activar el botón Start (ON ) el compresor E seactiva, empezando a enfriar el congelador.

2) En la entrada se acumulan los paquetes de papas, en elmomento que se detecten 10 paquetes a la entrada delcongelador (10 kg) con W1 y el sensor de temperaturaT detecte -30C adentro, se abre la compuerta CA y seactiva la banda MA, entrando así los paquetes paracongelar.

3) Cuando W2 detecta el peso adentro del congelador secierra CA y se detiene MA

4) Después de 30 minutos de que hayan entrado lospaquetes, se abre CB y se activa MB, sacando lospaquetes de papas ya congelados.

5) Cuando W2 ya no detecte peso adentro, se cierra CB

y se detiene MB.

Fig. 49. Diagrama de entradas y salidas Congelador.

Fig. 50. Tabla de actuadores y sensores del Congelador.

Fig. 51. MEF 23 - Congelador (Realizado en Simulink).

K. BANDA DE INSPECCIÓN

La banda de inspección no cuenta con sensores y ac-tuadores debido a que en esta sección hay intervenciónhumana, por lo que el control de calidad final lo hace elpersonal de la empresa.

1) El proceso se inicia cuando se detecta presencia deproducto en la banda y esta comienza su recorrido a lolargo de una banda, donde un operario inspecciona losempaques de papas, el cual se encarga de sustraer de labanda aquellas bolsas de producto que se encuentrencon algún defecto.

2) Criterios para descartar producto:• Si el empaque se encuentra en mal estado.• Si el producto se encuentra triturado.• Si el empaque tiene un mal aspecto para el con-

sumidor.

L. ALMACENAMIENTO 2

Control de temperatura:1) Si hay presencia de papas en el contenedor y tanto

la temperatura mínima como la máxima están desacti-vadas, se enfría.

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2) Si hay presencia de papas y se detecta que la temper-atura mínima está activada, se continúa con el enfriadodel almacenamiento.

3) Si no hay papas en el contenedor o la temperatura esla máxima, se deja de enfriar.

Control de puertas:

1) Si el sensor de presencia infrarrojo detecta papaspróximas a la puerta 1 (P1), entonces P1 se abre.

2) Si el sensor de presencia infrarrojo NO detecta papaspróximas a P1, entonces P1 permanece cerrada.

3) Si se activa el sensor de peso máximo (SP ) dentro delcontenedor, entonces P1 se cierra.

4) Si el botón ‘descargue’ está activado la puerta 2(P2) se abre, mientras que, si está desactivado, P2

permanece cerrada.

Fig. 52. Diagrama de entradas y salidas Almacenamiento 2.

Fig. 53. Tabla de actuadores y sensores del Almacenamiento 2.

V. INTERFAZ HUMANO MÁQUINA

Finalmente, se muestran más adelante las IHM usadas paracada subproceso.

Fig. 54. MEF 24 - Almacenamiento 2 (Realizado en Simulink).

Fig. 55. MEF 25 - Almacenamiento 2 (Realizado en Simulink).

Fig. 56. MEF 26 - Almacenamiento 2 (Realizado en Simulink).

Fig. 57. IHM Almacenamiento 1.

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Fig. 58. IHM Tolva.

Fig. 59. IHM Lavadora.

Fig. 60. IHM Peladora.

Fig. 61. IHM Cortadora.

Fig. 62. IHM Blanqueadora.

Fig. 63. IHM Freidora.

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Fig. 64. IHM Banda de Enfriado.

Fig. 65. IHM Empaquetadora.

Fig. 66. IHM Congelador.

Fig. 67. IHM Almacenamiento 2.

VI. CONCLUSIONES

• Para realizar el diseño del proceso productivo de papitasMCDASA se tuvieron en cuenta diseños de plantas yaexistentes.

• Para realizar los diagramas ilustrativos de cada sub-proceso, se utilizaron programas como: Draw.io, canva,Powerpoint y Paint.

• Se hizo uso de herramientas como Simulink, comoMATLAB para realizar la simulación del proceso pro-ductivo de las papas.

• Conocer las entradas y salidas de cada subproceso dela planta de producción es de vital importancia para elcontrol del mismo.

VII. ANEXOS

Datos técnicos de los sensores, actuadores y PLCs:

Fig. 68. Información de los sensores.

REFERENCES

[1] Tailor Brands Studio. Creador de logos. En línea,https://studio.tailorbrands.com

[2] Lucidchart. Software de diagramación en línea y solución visual. Enlínea, https://app.lucidchart.com

[3] Control Automático de Procesos (CAP): Control Automático de Pro-cesos. (2020). En línea, https://cap202.davinsony.com/

[4] AgroTv. Video Eslabones de la producción de papas pre fritascongeladas (2012). En línea, https://www.youtube.com/watch?v=hO-q8QnC4kgt=6sabchannel = AgroTv

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Fig. 69. Información de los actuadores.

Fig. 70. Información de los PLCs.