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UNIVERSIDAD DON BOSCO
VICERRECTORÍA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADORA
CONTROL AUTOMÁTICO DE PROCESOS INDUSTRIALES
Catedrático: Dr. Lázaro Gorostiaga Cánepa
FACTIBILIDAD TÉCNICA- ECONÓMICA DE IMPLANTAR UN SISTEMA DE CONTROL
PREDICTIVO BASADO EN MODELO PARA EL PROCESO DE AGOTAMIENTO DE LA MIEL
FINAL EN LOS CRISTALIZADORES DE TERCERA
Presentado por:
Carlos David Álvarez Rivera Jaime Antonio Anaya Hernández
César Antonio Galdámez Núñez Sergio Miguel García Pérez
Leopoldo Hernández Guevara Andreas Obed Llanes Cornejo
Néstor Román Lozano Leiva Mario Rigoberto Martínez Chávez
Tania Denise Martínez Torres César Augusto Melgar Acosta
Eri Samuel Murcia Peraza
Antiguo Cuscatlán, Diciembre de 2013
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ÍNDICE
Introducción___________________________________________________________ 5
Fundamentos del CPBM y Diferentes Ofertas Comerciales
Ventajas del CPBM________________________________________________ 6
Desventajas del CPBM_____________________________________________ 6
Interacciones_____________________________________________________ 7
Restricciones____________________________________________________ 7
Modelo de Predicción______________________________________________ 10
Modelos de Proceso_______________________________________________ 10
Funcionamiento de un Controlador____________________________________ 13
Cálculo de movimiento en las variables manipuladas_____________________ 18
Ofertas comerciales del CPBM_______________________________________ 23
Fundamento de la cristalización por enfriamiento de soluciones impuras de azúcar
Cristalización_____________________________________________________ 25
Cristalizador enfriador vertical continuo________________________________ 27
Diferentes tipos de cristalizadores de enfriamiento con movimiento en la industria de la caña de
azúcar
Control actual del proceso de agotamiento_____________________________ 31
Efectos que influyen en la cristalización________________________________ 31
Tipos de cristalizadores con enfriamiento y movimiento____________________ 32
Cristalizador Wolf-Bock_____________________________________________ 33
Cristalizador Swenson-Walker_______________________________________ 34
Cristalizador Howard_______________________________________________ 35
3
Cilindros enfriados________________________________________________ 35
El votator________________________________________________________ 36
Cristalizador discontinuo con agitación y enfriamiento_____________________ 37
Cristalizador vertical_______________________________________________ 38
Cristalizador Werkspoor____________________________________________ 39
Cristalizador Blanchard_____________________________________________ 41
El control actual de los cristalizadores de tercera y dinámicas del proceso
Área Planta Moledora______________________________________________ 45
Sub-área Tandem_________________________________________________ 46
Parámetros de Laboratorio____________________________________ 47
Fabricación________________________________________________ 47
Principales Parámetros del Área de Purificación___________________ 49
Sub-área de Evaporación y Concentración_____________________________ 50
Parámetros de Eficiencia_____________________________________ 50
Sub-área de Cristalización__________________________________________ 50
Parámetros de los Cristalizadores______________________________ 51
Sub-área de Centrifugación_________________________________________ 51
Parámetros________________________________________________ 52
Área Planta de Generación de Vapor__________________________________ 52
Planta Vapor_____________________________________________________ 52
Área Planta Eléctrica______________________________________________ 54
Parámetros Planta Eléctrica___________________________________ 55
Prueba del Ingenio__________________________________________ 55
Período de Zafra____________________________________________ 55
Área de Recepción__________________________________________ 56
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Preparación de la Materia Prima y Molinos________________________ 56
Área de Generación de Vapor__________________________________ 59
Planta de Tratamiento Químico___________________________ 59
Planta de Tratamiento Térmico___________________________ 60
Planta Eléctrica___________________________________________________ 62
Área de Fabricación_______________________________________________ 64
Sala de Análisis___________________________________________________ 67
Laboratorio______________________________________________________ 67
Comportamiento Energético___________________________________ 68
Tareas relacionadas con el Medio Ambiente_______________________ 70
Proceso de Cristalización de Terceras en el Ingenio Central Izalco de la Compañía Azucarera
Salvadoreña (CASSA)
Datos General de la CASSA_________________________________________ 72
Procesamiento de Terceras_________________________________________ 72
Descripción del Proceso______________________________________ 73
Cristalización_______________________________________________ 73
Recalentado_______________________________________________ 78
Centrifugación, secado y enfriamiento___________________________ 79
Consideraciones Finales____________________________________________ 79
Diseño y Evaluación Técnica Económica de Diferentes Alternativas de Control Avanzado
Predictor de Smith________________________________________________ 82
PI-Sampling_____________________________________________________ 85
CPBM__________________________________________________________ 86
Evaluación Económica_____________________________________________ 90
Bibliografía____________________________________________________________ 92
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INTRODUCCIÓN
El presente trabajo trata de la evaluación de la factibilidad técnica-económica de implantar un
sistema de control predictivo basado en modelo para el agotamiento de la miel final en los
cristalizadores de tercera. El informe consta de los fundamentos del control predictivo basado
en modelo (CPBM) y se muestran algunas ofertas comerciales, los fundamentos de la
cristalización enfriando la solución impura del azúcar, los diferentes tipos de cristalizadores en la
industria azucarera, el control actual en los cristalizadores de tercera, sus características e
instrumentación en esa estación y el control en la compañía azucarera salvadoreña CASSA del
ingenio de la central de Izalco. Se termina comparando los sistemas de control basados en
predictor de Smith, pi-sampling y CPBM.
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FUNDAMENTOS DEL CPBM Y DIFERENTES OFERTAS COMERCIALES
En los sistemas de control que están compuestos solamente por una entrada y una salida
(SISO, Single Input Single Output) se puede lograr un buen control utilizando controladores PID
estándar, sin embargo en aquellos sistemas multivariables, es decir, que tienen múltiples
entradas y múltiples salidas (MIMO, Multiple Input Multiple Output), el control se dificulta ya que
existen tiempos muertos, interacciones entre las variables del proceso y restricciones, lo que
obliga a recurrir a otro tipo de procedimientos que consideren estos aspectos, uno de estos
procedimientos es el Control Predictivo basado en Modelo (CPBM), que como su nombre lo
indica, se basa en el modelo explícito del proceso (modelo de predicción) para predecir el valor
de las variables controladas a lo largo de un período de tiempo denominado horizonte de
predicción, establecido por el diseñador del controlador en base a un análisis previo del proceso
a controlar, calculando las variables manipuladas para que en ese horizonte mantengan a las
variables controladas en el valor de consigna deseado.
Ventajas y Desventajas de CPBM.
Ventajas:
Se facilita el manejo de sistemas multivariables.
Se pueden tomar en cuenta limitantes y restricciones ya sean físicas, tecnológicas, de
calidad, de seguridad, etc.
Es una técnica abierta a nuevas innovaciones como: modelos no lineales o problemas
de robustez ya que se fundamenta en conceptos básicos de control.
Es muy útil en procesos tipo Batch o en robótica donde se tiene previo conocimiento de
los puntos de consigna futuros.
Posee una amplia gama de aplicaciones en sistemas lineales, no lineales, con grandes
retardos e inestables.
Introduce una vía para llevar a cabo acción de control feedforward compensando las
perturbaciones del proceso.
Desventajas.
Requiere de Software y Hardware avanzados ya que los algoritmos de control necesitan
un nivel de procesamiento alto.
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Se debe identificar y modelar la dinámica del proceso con la mayor exactitud posible a la
realidad.
Interacciones.
En el proceso que se muestra en la Figura 1, se puede observar como al afectar una de las
variables las otras también se afectan produciendo resultados no deseados.
El sistema consiste en un sistema de alimentación a una unidad de destilación de crudo de una
refinería, donde todas las corrientes se encuentran en fase líquida, por lo que no existen
prácticamente tiempos muertos. Cuando aumenta el caudal de carga a la unidad por medio del
controlador de caudal FC, disminuye el nivel en el desgasificador, por lo que el controlador C2
abre la válvula M2. Esto hace que disminuya la presión C1 abriendo la válvula M1 para
compensar el aumento de carga a la unidad. Dependiendo de la sintonía de ambos
controladores se puede provocar una oscilación continua en el proceso.
Figura 1. Sistema MIMO, se busca controlar caudal y composición de una mezcla
Con la técnica de CPBM se trata de hacer un desacoplamiento entre las variables que tienen
interacción entre ellas.
Restricciones.
La mayoría de procesos poseen una región de operación aceptable delimitada por varias
restricciones o límites que pueden ser de diferentes clases, tales como:
Límites de actuadores (válvula totalmente abierta o cerrada).
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Límites de equipo (máxima presión de trabajo o temperatura).
Restricciones de operación (bombeo de un compresor, inundación de un depósito).
Restricciones en la calidad del producto, etc.
El punto de operación más sencillo está ubicado en el centro de esta región de operación
aceptable, de tal manera que se encuentre lejos de las restricciones, permitiendo tener el
máximo tiempo de respuesta ante una perturbación que pueda conducir la unidad a un punto de
operación inaceptable. Sin embargo, desde un punto de vista económico puede que no se está
operando en el punto de operación óptimo, tal como muestra en la Figura 2.
Figura 2. Región de operación y restricciones presentes en el control en una columna de destilación
Al igual que con las interacciones, un proceso con múltiples restricciones es difícil de controlar
debido a varias razones, entre ellas podemos mencionar:
Si alguna variable manipulada está en un límite, no estará disponible para control.
Si la unidad está operando en los límites de la región aceptable y se produce una
perturbación, debe actuarse rápido y compensar inmediatamente esa perturbación.
La interacción entre variables, si se manipula una variable que afecta a varias variables
a controlar pueden también salirse del rango de operación normal.
Los controladores PID estándar no son adecuados para controlar un proceso con varias
restricciones, al ser múltiples las variables a supervisar y a reajustar, se busca un punto de
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operación que esté a cierta distancia de las restricciones, para tener tiempo para reconocer y
darle respuesta a las perturbaciones del proceso, en cambio con el CPBM se detecta el punto
de operación óptimo económico en cada ejecución de control, conduciendo al sistema a ese
punto con una operación estable a pesar de las perturbaciones, es decir que hace las veces de
un control supervisor, manipulando los puntos de consigna de los controladores estándar.
Los datos de planta se utilizan para construir un modelo dinámico lineal del proceso tomando en
cuenta las interacciones significativas entre las variables.
Con el modelo se predice el comportamiento de una variable controlada en lazo abierto en un
período de tiempo futuro suficientemente largo para permitir que los efectos de los cambios
efectuados en el pasado, tanto de las variables manipuladas como de las perturbaciones,
alcancen su tiempo de estabilización del proceso. Esto permite al controlador predecir futuras
violaciones de las restricciones, con el objeto de que se puedan tomar acciones de control
anticipadas para evitarlas. Esta predicción de futuro se compara con los valores actuales de las
variables controladas en cada ciclo de control, con el objetivo de eliminar las incorrecciones del
modelo.
Cuando el controlador planifica cómo va a ser compensada una variable de perturbación,
calcula los movimientos actuales y futuros en las variables manipuladas teniendo cuidado de no
violar los límites superior o inferior.
Finalmente se incorpora una programación lineal (LP) para resolver el problema de optimización
en estado estacionario para el punto de operación más económico en cada ejecución del
controlador. Este problema de optimización utiliza los valores predichos para el estado
estacionario de las variables controladas y los valores actuales de las variables manipuladas,
junto con la información de coste de la materia prima, productos y servicios auxiliares. Con
estos valores se calcula el punto óptimo de operación en estado estacionario que satisface los
límites tanto de las variables manipuladas como de las controladas.
El punto de operación en estado estacionario se impone en el cálculo de control, con lo cual se
resuelve el problema de optimización de forma dinámica. Esta optimización dinámica minimiza
los errores en las variables controladas con respecto al punto calculado en estado estacionario
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por la programación lineal, previniendo las violaciones de las variables manipuladas y
controladas.
Modelo de Predicción.
Conceptualmente el modelo del sistema real puede dividirse en dos submodelos:
Modelo del proceso: Relaciona la respuesta del proceso con todas las entradas
medidas. Si sólo hay una entrada, obviamente ésta es una variable manipulada. Si hay
más de una entrada, una de ellas o más pueden ser variables manipuladas mientras que
las restantes serán consideradas variables de perturbación medidas. La técnica CPBM
compensará automáticamente dichas perturbaciones medidas por medio de su acción
feedforward.
Modelo de las perturbaciones: Intenta describir la parte de la respuesta del proceso que
no puede ser ―explicada‖ por el modelo del proceso. En las aplicaciones reales, esto
comprende los efectos de perturbaciones no medidas, ruido y también errores de
modelado.
Modelos de proceso.
Cualquier modelo a partir del cual se puedan calcular predicciones puede utilizarse para CPBM
(continuo o discreto, función de transferencia, espacio de estados o convolución, lineal o no
lineal, incluso modelos basados en reglas, modelos basados en redes neuronales). La
tecnología CPBM está abierta a futuras innovaciones y a otros campos de investigación.
Actualmente los modelos más utilizados son los que se describen brevemente a continuación:
Modelo de respuesta a entrada impulso.
Utilizado en el algoritmo IDCOM1, la respuesta del sistema en el instante actual es el resultado
de la secuencia de entradas pasadas. El estado actual del sistema sólo se debe a las
variaciones que haya habido en el pasado en las entradas (variables independientes).
(1)
1 De las siglas “Identification and Command”, utilizado por la extinta compañía Setpoint
11
Donde los hj son los coeficientes de la respuesta impulso y donde:
(2)
La ventaja del modelo FIR (Finite Impulse Response) es que no necesita ninguna información
previa y puede describir cualquier dinámica por inusual que sea. Puesto que no hay términos
recursivos, la predicción es simple y menos sensible a errores del modelo. Como se sabe, la
recursión introduce grandes errores incluso cuando los parámetros del modelo recursivo son
ligeramente incorrectos.
La principal desventaja es que este modelo no puede aplicarse directamente a sistemas
inestables y que contiene un gran número de parámetros (n es generalmente del orden de 30 a
50). La Figura 3 muestra la respuesta de un modelo con entrada en impulso.
Figura 3. Respuesta de un modelo con entrada en impulso
Modelo de respuesta a entrada escalón.
Es el modelo utilizado por el algoritmo DMC2. Es similar al de respuesta impulso, sólo que utiliza
como entrada un salto en escalón. Si tras un salto en escalón de la variable manipulada, el
sistema alcanza un valor estacionario al cabo de n períodos de muestreo, se tiene que:
(3)
2 De las siglas “Dynamic Matrix Control”, creado por la compañía homónima y ahora utilizada por Aspentech
12
Donde gj son los coeficientes de la respuesta al escalón y
(4)
Además y0 representa el afecto acumulativo de los incrementos de control n periodos de
muestreo antes suponiéndose que la salida está asentada en un valor constante.
El modelo de respuesta a escalón tiene las mismas ventajas y desventajas que el modelo de
respuesta impulso. La Figura 4 muestra un modelo con entrada en escalón.
Figura 4. Modelo con entrada en escalón
Modelo recursivo de función de transferencia
Es el modelo empleado por el algoritmo RMPCT3. Y se describe mediante la siguiente
ecuación:
(5)
De manera abreviada:
(6)
En este tipo de modelo, la respuesta actual del proceso no sólo depende de los cambios
pasados en las entradas, sino también de las respuestas anteriores.
La ventaja de este modelo es que puede utilizarse para procesos que no sean estables.
3 Algoritmo “Robust model predictive control” utilizada por Honeywell
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El número de parámetros que definen el modelo es mucho menor que en el caso de los
modelos FIR o respuesta a escalón. La desventaja es que hay que especificar el orden de na y
nb. Además, como ya se ha señalado anteriormente, su naturaleza recursiva hace mucho más
difícil la predicción y tiene una gran sensibilidad a los errores.
Funcionamiento de un controlador.
A continuación se describirá de forma sencilla, el funcionamiento de un controlador con modelos
obtenidos a partir de una entrada escalón, como es el caso de DMC. El primer paso para
implementar un controlador multivariable es realizar el modelo dinámico del proceso. Este
modelo se obtiene provocando perturbaciones en la unidad y recogiendo los datos durante
estas perturbaciones. El modelo de planta se analiza utilizando software de identificación y el
resultado de este análisis constituye el modelo multivariable y dinámico del proceso, el cual
contiene todas las interacciones significativas entre variables.
En la Figura 5 se muestra un
ejemplo de un proceso que
consiste en una columna
fraccionadora con cuatro
variables manipuladas, una de
perturbación y tres variables
controladas, tal como se
describe a continuación:
Figura 5. Columna Fraccionadora
Variables manipuladas
FC 2 Set Point del controlador de reflujo de cabeza.
FC 3 Set Point del controlador de extracción lateral.
TC 1 Set Point del controlador de temperatura de alimentación.
FC 4 Set Point del controlador de reflujo circulante.
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Variable de perturbación (Feedforward)
FI 1 Caudal de alimentación.
Variables controladas
AI 1 Impureza del producto de cabeza.
AI 2 Impureza de la extracción lateral.
AI 3 Impureza del producto de fondo.
Este sistema es altamente interactivo, ya que cambiando cualquiera de las cuatro variables
manipuladas, o bien la de perturbación, se ven afectadas las tres variables controladas.
En cualquier proceso que se quiere controlar, las variables independientes son entradas,
mientras que las variables dependientes son salidas. Las entradas son aquellas variables que
pueden ser modificadas, ocasionando un cambio en el proceso. Las salidas son aquellas
variables que indican un cambio en el proceso, pero no pueden modificarlo. Ejemplo de entrada
es la alimentación. Un cambio en esta variable ocasiona un cambio en el proceso. Las entradas
pueden ser modificadas por el operador o bien son perturbaciones que cambian continuamente.
Ejemplos de salidas de proceso son las medidas de impureza de los productos dadas por los
analizadores. Ninguna de ellas puede ser modificada directamente por el operador, pero se ven
afectadas por los cambios en las variables independientes.
Las variables independientes son clasificadas bien como variables manipuladas (MVs) o bien
como variables de perturbación (DVs), también conocidas como variables feedforward (FFs).
Las variables manipuladas pueden ser modificadas por el controlador, siendo normalmente los
puntos de consigna de controladores básicos. Las variables feedforward son variables
independientes que afectan significativamente al proceso, pero no pueden ser modificadas por
el controlador, siendo normalmente las medidas de ciertos indicadores o incluso medidas de
controladores básicos.
Las variables dependientes se conocen habitualmente como variables controladas (CVs). En
este grupo se pueden contemplar propiedades de productos, temperaturas, presiones, salidas a
válvula u otras salidas del proceso. Aunque las CVs se pueden controlar en un punto de
consigna fijo, normalmente se controlan entre un límite superior y otro inferior. Esto proporciona
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un mayor campo para optimizar el proceso, al tiempo que permite al controlador tener más
variables controladas que manipuladas.
En la Figura 6 se muestra el modelo obtenido para la columna de la Figura 5. Cada caja
representa la respuesta en el tiempo de una variable dependiente a una entrada escalón
positivo en el tiempo cero de la correspondiente variable independiente, mientras el resto de
variables independientes se mantienen constantes, que es lo que se conoce como respuesta en
lazo abierto a una entrada escalón, de manera sencilla cada curva representa el efecto de un
cambio en una variable independiente sobre una variable dependiente. Como se puede
observar hay tiempo muerto, respuesta inversa, curvas aproximables a una de primer orden y
curvas que no lo son. Una de las ventajas de los modelos de predicción como el CPBM es su
adaptación a las curvas reales de respuesta del proceso.
Figura 6. Modelo obtenido para la columna fraccionadora
Una vez obtenido el modelo dinámico, este modelo se utiliza para realizar una predicción de
comportamiento futuro de las variables controladas del proceso sumando los efectos de todas
las variables manipuladas, es decir, aplicando los principios de linealidad y superposición. Esta
predicción se realiza utilizando la historia de los cambios en las variables independientes. Se
tienen en cuenta todos los cambios realizados en el pasado en las variables independientes
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hasta alcanzar el estado estacionario, puesto que todos estos cambios aún tienen efecto sobre
el sistema. No se consideran los cambios ocurridos en el pasado hace más tiempo del que
corresponde al estado estacionario, puesto que esos cambios ya han dejado de tener efecto
sobre el sistema.
Como las curvas del modelo representan los efectos de los cambios en las variables
independientes sobre las variables dependientes, estos cambios pueden ser aplicados al
modelo para generar la predicción futura de cada variable dependiente. Estas predicciones se
extienden desde el tiempo actual hasta el tiempo futuro de estado estacionario. Las
predicciones de las variables dependientes se actualizan en cada ejecución del controlador, y
son reconciliadas con los valores actuales de las variables dependientes para eliminar los
errores del modelo.
El paso siguiente en el algoritmo de control es calcular las referencias óptimas en estado
estacionario para todas las variables, controladas y manipuladas. Este cálculo se realiza por la
programación lineal en estado estacionario. La entrada a este cálculo está formada por los
valores actuales de las variables manipuladas y sus límites de operación, los valores predichos
para las variables controladas en estado estacionario y sus límites de operación, información
económica sobre los valores de los productos y coste de las materias primas y servicios
auxiliares.
Los límites de operación definen una región de operación aceptable, y los valores actuales de
las MVs y los predichos de las CVs definen el punto de operación en estado estacionario,
asumiendo que no se realizan movimientos en las MVs.
La programación lineal calcula un movimiento en estado estacionario para cada MV que, el
conjunto de todos ellos, especifica un nuevo punto de operación en estado estacionario, el cual
se encuentra dentro de la región de operación aceptable. Además, este punto es el óptimo
desde un punto de vista económico. Hay que hacer notar que el punto de operación óptimo en
estado estacionario tendrá siempre varios límites.
El paso final en el algoritmo de control consiste en desarrollar un plan detallado de acción de
control para las MVs que minimice la diferencia ente el comportamiento futuro predicho por el
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controlador y el comportamiento deseado como referencia de las CVs.
El comportamiento futuro deseado para cada CV es la referencia en estado estacionario que
calcula la programación lineal. En otras palabras, la diferencia o error de cada CV es:
E = Set point en estado estacionario – Predicción (7)
Básicamente, la referencia en estado estacionario de una CV es su punto de consigna. Con el
fin de llevar de forma dinámica las CVs a sus valores de referencia, se calculan una serie de
movimientos futuros para cada MV. El valor de la MV, cuando se le suman todos los
movimientos calculados, debe ser igual al valor de referencia dado por la programación lineal en
estado estacionario. Si todas las MVs alcanzan su estado estacionario, también lo alcanzarán
las CVs. Las Figuras 7 y 8 muestran el desarrollo de un plan detallado de acción de control para
un sistema de una MV y una CV El efecto deseado de la acción de control se define como la
imagen especular de la predicción de la CV sobre la referencia en estado estacionario de la CV,
es decir, sobre el punto de consigna de la variable controlada.
Figura 7. Predicción de la variable controlada
Figura 8. Predicción de la variable manipulada
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Si la acción de control fuese exactamente la que consigue el efecto deseado, se eliminaría
completamente el error. La CV alcanzaría inmediatamente la referencia del estado estacionario
y se mantendría en ella a lo largo del horizonte temporal.
Cálculo de movimientos en las variables manipuladas.
A partir del modelo obtenido al realizar la prueba de la función escalón, y si no se toma ninguna
acción de control, se puede predecir hacia dónde evolucionarán las CVs en el futuro conociendo
la historia pasada de las MVs. Esto es lo que se denomina respuesta libre del sistema. Por otro
lado, y puesto que existe un modelo que relaciona las variaciones en las variables
independientes (MVs y FFs), con los efectos en las variables dependientes (CVs), se puede
conocer cuál será el resultado de una estrategia de control determinada. Realizando
movimientos en las MVs en el momento actual, se puede saber el efecto futuro de dichos
movimientos sobre las CVs. Esto es lo que se denomina respuesta forzada del sistema.
Como consecuencia de lo descrito anteriormente, se puede decir que la predicción en la
evolución de las CVs está formada por la suma de dos componentes. Uno de ellos depende de
los movimientos de las MVs y FFs en el pasado y el otro depende de los movimientos futuros de
las MVs. Por tanto se dispone de tres elementos con los que trabajar: variables independientes,
variables dependientes y modelo matemático que describe el efecto de las primeras sobre las
segundas, tal como muestra la Figura 9. Los coeficientes determinados al obtener el modelo
con los datos del escalón se almacenan en la matriz dinámica denominada ―A‖.
Figura 9. Predicción de la evolución de las CVs
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Una vez conocida la respuesta libre del sistema, contenida en el modelo, se trata de sumar a la
predicción en lazo abierto unos movimientos en las MVs que produzcan una respuesta del lazo
cerrado en el que las CVs se aproximen tanto como sea posible a los puntos de consigna.
Si se pudieran calcular los movimientos futuros de forma que el efecto de éstos fuera una
imagen especular de la predicción en lazo abierto, tomando como eje de simetría el setpoint, se
habría minimizado el error entre CV real y punto de consigna.
Por tanto, la minimización del error es un problema de ajuste de curvas, tal como aparece en la
Figura 10.
Figura 10. Predicción de lazo abierto y su imagen especular
A partir de los incrementos de MV pasados y definiendo el error (E) en las CVs, como:
(8)
Habrá que calcular los movimientos futuros de las variables manipuladas (ΔMV), para hacer que
los futuros valores de A* ΔMV sean tan iguales como sea posible al error.
En otras palabras, se desea que:
(9)
20
Para conseguir este objetivo se utiliza la técnica de minimizar la suma de los cuadrados de los
elementos residuales entre error y predicción, es decir, minimizar RT * R, siendo R el vector de
errores residuales.
(10)
Conociendo la matriz dinámica A y realizando diversos pasos matemáticos, se llega a que, para
un determinado error E, el incremento en la MV que lo minimiza a lo largo del horizonte de
predicción es:
(11)
La solución dada con (11) minimizará el error aplicando un plan de movimientos futuros en las
MVs. Estos movimientos están calculados para conseguir la referencia en estado estacionario
de las MVs. A veces no es conveniente aplicar este plan tan agresivo de eliminación de error,
sino que se preferible su eliminación de forma suave.
Para ello se aplica un parámetro ajustable denominado Move Suppression Factor (MSF),
formado por una matriz diagonal denominada K aplicable a cada una de las MVs. Al incluir el
MSF en la ecuación anterior, se transforma en:
(12)
Por otro lado, como las unidades de ingeniería de las variables controladas son diferentes, es
necesario aplicar otro parámetro que las normalice, de forma que todas ellas alcancen el mismo
nivel de importancia dentro del controlador. Este parámetro es el que se denomina Equal
Concern Error (ECE). A partir de los ECE se obtiene la matriz diagonal de pesos denominada
W, cuyos valores son:
(i es el índice de cada variable controlada) (13)
21
Si se incluye la matriz W en (12), aparecerá la solución del controlador aplicando la ecuación
siguiente en forma matricial:
(14)
Dónde: ΔMV = Vector de movimientos a aplicar a las MVs.
Al ser W una matriz diagonal, WT * W se puede sustituir por W2, por lo que (14) puede
transformarse en:
(15)
En (14) Y (15), la parte situada dentro del corchete se conoce con el nombre de ―Matriz de
Control‖.
En estas ecuaciones se puede ver que el incremento en la variable manipulada se obtiene a
partir del error y la matriz de control, es decir, la matriz dinámica de coeficientes modificada por
medio de cálculos en los que se incluyen los parámetros de ajuste mencionados (MSF y ECE).
Por último, al imponer como valores de referencia en estado estacionario los obtenidos por la
programación lineal, el cambio total en cada MV al alcanzar el estado estacionario debe ser
igual al cambio total requerido por la programación lineal. Esto se consigue haciendo que la
suma del vector de todos los movimientos futuros de MV sea igual al cambio total deseado en
estado estacionario, tal como muestra la Figura 11. En otras palabras, la suma de incrementos
ΔMV1+ ΔMV2 + … + ΔMVn de la Figura 12 debe ser igual a ΔMV1.
Figura 11. La suma del vector de todos los movimientos futuros de MV sea igual al cambio total deseado
en estado estacionario
22
Como consecuencia de todo lo anterior, el controlador multivariable se puede resumir en la
siguiente forma matricial, en la que aparecen los diferentes conceptos mencionados, aplicados
a dos MVs, dos CVs y desde ―a‖ hasta ―n‖ movimientos futuros:
Figura 12. Forma matricial del control multivariable
El bloque superior lleva a cabo la minimización del error en el menor tiempo posible, o lo que es
igual, se comporta de forma agresiva para llevar el error a cero en el número de movimientos
futuros previstos. El segundo bloque minimiza el tamaño del movimiento en la MV para suavizar
el comportamiento del controlador y producir más estabilidad en la CV. En el tercer bloque
aparece el valor del incremento en la variable manipulada que propone la programación lineal
para corregir el error en el estado estacionario. Como la suma de los incrementos de los ―n‖
movimientos futuros debe ser igual al incremento total propuesto, la matriz Q hace que el
controlador calcule los ΔMVa a ΔMVn que correspondan.
En cada ejecución del controlador se aplica ΔMVa, volviendo a repetirse todo el cálculo por
tratarse de un controlador con horizonte móvil.
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Ofertas comerciales de CPBM.
A continuación se muestran algunas ofertas comerciales de tecnología CPBM y una breve
descripción que ofrecen sus fabricantes:
Aspen DMCplus®
La compañía estadounidense AspenTech®, ofrece para el control avanzado de procesos al
controlador Aspen DMCplus®, el cual fue desarrollado para mantener los procesos en su
puntos óptimos de operación, se conecta al proceso ya sea directamente con un DCS o
indirectamente con un sistema de administración de la información del proceso, es capaz de
manejar de manera segura múltiples restricciones a la vez y es escalable a grandes problemas
de control. Posee un set integrado de herramientas de diseño y análisis de control con un
sistema online para la implementación del control.
Profit Controller ®
Esta plataforma fue desarrollada por la empresa Honeywell® y permite una fácil implementación
de un control multivariable y de estrategias de optimización. El algoritmo robusto y económico
que utiliza provee un control seguro de procesos industriales complejos y altamente interactivos.
Tiene la habilidad única de mantener control superior incluso cuando el modelo significativo no
concuerde por los subyacentes cambios del proceso.
Este controlador incluye las necesarias herramientas de diseño, implementación y
mantenimiento de los procesos.
CpmPlus Expert Optimizer®
Es la oferta comercial para CPBM de la empresa ABB®, soporta muchas tecnologías de control,
incluyendo el control predictivo basado en modelo. Utiliza una programación fundamentada en
diagramas de bloques e interconexiones físicas. La conexión entre la planta y la plataforma se
realiza mediante OPC (OLE para Control de Procesos).
HITO®
Esta herramienta cuyas siglas significan ―Herramienta Integrada para Total Optimización‖ fue
desarrollada en la Universidad de Valladolid de España, HITO® se considera un sistema de
propósito general en el sentido de que, además de cubrir un conjunto significativo de funciones
tales como: identificación de procesos, control predictivo, optimización económica de variables,
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simulación, sistemas expertos en supervisión y diagnóstico, es configurable y por lo tanto
adaptable a las necesidades de un amplio rango de procesos continuos con números diferentes
de variables manipuladas y controladas, y también perturbaciones medibles. Permitiendo
realizar el control en aquellas partes de una planta con dinámica difícil, con fuerte interrelación
entre las variables a controlar.
ADEX COP®
ADEX® desarrolló la plataforma software ADEX COP (Control & Optimization Platform) que
brinda los medios necesarios para el desarrollo, simulación e implementación de estrategias de
control optimizado integrando controladores ADEX.
Asimismo, ha desarrollado un modulo hardware ACM (ADEX Controller Module) que, conectado
al bus interno de los PLC o DCS comerciales, permite programar y ejecutar controladores ADEX
como operadores integrados en las lógicas de control de dichos sistemas.
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FUNDAMENTOS DE LA CRISTALIZACIÓN POR ENFRIAMIENTO DE
SOLUCIONES IMPURAS DE AZÚCAR
Cristalización.
La cristalización tiene como objetivo ―almacenar las masas cocidas y pasar con la consistencia
debida a centrifugación y controlar agotamiento de masas‖. La cristalización se realiza en los
tachos, que son recipientes al vacío de un solo efecto. El material resultante que contiene
líquido (miel) y cristales (azúcar) se denomina masa cocida. El trabajo de cristalización se lleva
a cabo empleando el sistema de tres cocimientos o templas para lograr la mayor concentración
de sacarosa.
La meladura concentrada inicia el proceso de evapo-cristalización en la estación de tachos. El
sistema empleado para el agotamiento de la meladura es el de tres templas, modificado de
forma tal que la semilla cristal para masa cocida B y C es diferente y el cristal para estas
semillas se hace con slurry ó polvillo de azúcar en alcohol.
La masa cocida A se fabrica con meladura virgen y semilla ó magma B, la masa B en las
porciones adecuadas para mejorar agotamiento de la meladura. La masa cocida C se fabrica
con semilla cristal para masa C y miel B. Todo el azúcar de C ó magma C se disuelve con jugo
clarificado y se retorna al tándem de evaporadores.
La cristalización del azúcar es la fase tecnológica decisiva de la extracción de la sacarosa
disuelta en el jarabe. La desacarificación de una solución técnicamente posible durante una
etapa de cristalización está limitada por el contenido de cristales de la masa cocida. Por ello,
son necesarias varias etapas de cristalización. El rendimiento de azúcar es determinado de
forma significativa por la pureza de la melaza alcanzada. Esta pureza depende ante todo de la
calidad de la cristalización, particularmente durante la última etapa y de las condiciones de
saturación. El proceso físico de la cristalización per mite alcanzar una separación excelente del
azúcar de los no-azúcares. Para ello se precisa de un proceso de cristalización bien controlado
durante el que se produce una masa cristalina con un contenido reducido de conglomerados y
granos falsos, lo que permite asegurar un alto rendimiento durante todas las etapas de
cristalización. Hasta los años 80 del siglo XX, la cristalización por evaporación del azúcar se
26
realizaba casi exclusivamente en aparatos de funcionamiento discontinuo Los primeros
perfeccionamientos tanto en cuanto a la calidad del azúcar como al ahorro de la energía
gastada durante la cristalización se lograron empleando agitadores mecánicos en los tachos
discontinuos. No obstante, durante el proceso de cristalización se atraviesa una multitud de
diferentes estados de proceso. Durante la fase de formación de los cristales se precisa un tacho
con una superficie pequeña de calefacción, ya que en esta fase de proceso la capacidad
evaporadora debe adaptarse a la baja capacidad de cristalización. Con frecuencia, al final del
proceso, la superficie de calefacción no es suficiente para alcanzar la capacidad evaporadora
deseada. Un aparato discontinuo, en cambio, se diseña para un estado de marcha medio. La
introducción del trabajo con pie de cocida realizada en instalaciones de pie de cocida
especiales, aportó el avance decisivo para producir una masa cristalina regular con un
contenido bajo en conglomerados. La fase de formación de cristales se separaba del proceso
normal y se concentraba en la producción del pie de cocida.
Pero el perfeccionamiento tecnológico decisivo de la cristalización de azúcar fue la introducción
de la cristalización por evaporación continua. Sólo gracias a este procedimiento fue posible
realizar nuevos conceptos en cuanto a la termotécnica y a la técnica de instalaciones y equipos
en el cuarto de azúcar que llevaron consigo una reducción importante del consumo de energía
primaria.
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CRISTALIZADOR ENFRIADOR VERTICAL CONTINUO.
CRISTALIZADOR ENFRIADOR
VERTICAL CONTINUO
Cristalizador enfriador vertical
Ingenio Tres Valles
(2003)
Uno de los principales objetivos de todo tecnólogo
azucarero es el lograr extraer la mayor cantidad de azúcar
de la meladura, lo cual se hace en dos pasos:
Cristalización por evaporación, seguida por
Cristalización por enfriamiento
Esta última se enfoca a lograr la continua cristalización de
los cristales ya existentes. Dado que se trata de la última
fase de agotamiento en el proceso de la fabricación del
azúcar, la cristalización por enfriamiento es de gran
importancia, ya que un error en la secuencia controlada del
proceso afectará de forma irreversible las pérdidas de
azúcar contenido en la miel final.
Para lograr este objetivo, BMA ofrece el cristalizador-
enfriador-vertical-continuo (OVC), con las siguientes
ventajas:
Bajo requerimiento de espacio gracias a su
edificación vertical, en el exterior de la fábrica, por lo
que los precios de edificación son reducidos.
Posibilidad de unidades de gran capacidad. Volumen
de más de 1,000 t y 1,100 m2 de superficie de
refrigeración..
Manejo sin problemas de masas de alta
consistencia.
Movimiento relativo uniforme entre la masa y los
elementos de enfriamiento, lográndose una
excelente transferencia de calor entre la masa y el
medio enfriador.
Gran superficie específica de enfriamiento, hasta de
2m2/m3.
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Cristalizador enfriador vertical
Ingenio Puga
(2012)
Alto nivel de enfriamiento sin formación de cristales
finos o incrustaciones.
Efecto autolimpiador que evita incrustaciones.
Excelente manejo del tiempo de residencia y del
perfil de desempeño en la superficie de enfriamiento
y la temperatura del agua para alcanzar un máximo
de cristalización.
Sistema de enfriamiento con elementos oscilantes
En años recientes, este tipo de cristalizadores enfriadores
diseñados para un flujo de 1,000 t ha incrementado
notablemente su demanda a nivel mundial.
El éxito de estos cristalizadores radica en su madurado y
perfeccionado diseño:
El sistema de enfriamiento consiste en un conjunto
de elementos de enfriamiento tipo serpentín, a
través de los cuales el caudal de agua es forzado a
circular en contra-corriente a la masa.
La mitad de estos elementos pueden conectarse o
desconectarse según lo requieran las condiciones de
operación.
Un distribuidor de masa de baja velocidad la reparte
de manera uniforme a través de toda la sección.
El sistema de enfriamiento completo oscila
verticalmente 1 m; es este movimiento y la simetría
de los elementos del sistema de enfriamiento lo que
aseguran un espectro óptimo del tiempo de
residencia de la masa.
El movimiento vertical de la unidad de enfriamiento
puede variarse en dos pasos y es operado mediante
seis cilindros hidráulicos en un arreglo simétrico. Del
lado en donde está la masa, la unidad no requiere
baleros, elementos anti-fricción ni prensa estopas.
29
Otras características importantes son las siguientes:
Sencillos cilindros hidráulicos de bajo costo
proporcionan la oscilación vertical de los elementos
de enfriamiento. No se requiere convertir este
movimiento en movimiento circular, además de que
estos cilindros son más accesibles y económicos
que los moto-reductores.
La utilización de silenciosas bombas con engranaje
interno proporcionan una gran eficiencia y bajo
desgaste.
Válvulas limitadoras de presión hidráulica previenen
sobrecargas.
Sencilla incorporación de un sistema de recirculación
y enfriamiento de agua, reduciendo el consumo de
agua de enfriamiento.
Bajo consumo de energía.
El sistema descrito permite también el
reacondicionamiento de la masa a la salida del
cristalizador. Este reacondicionamiento se logra
agregando y mezclando una pequeña cantidad de
miel precalentada con la masa, proporcionándole
una mayor temperatura y una menor viscosidad,
facilitando su transporte y su posterior centrifugado.
La cantidad de sacarosa que se logra extraer de la masa de
"C" se ve directamente reflejada en la pureza de la miel
final, por lo que este tipo de equipos tiene una muy rápida
recuperación de la inversión.
30
DIFERENTES TIPOS DE CRISTALIZADORES DE ENFRIAMIENTO CON
MOVIMIENTO EN LA INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZÚCAR
La cristalización por enfriamiento constituye un importante proceso en la producción de azúcar
crudo de caña. Aquí se produce la última extracción de sacarosa del licor madre y debe lograrse
el máximo agotamiento del mismo.
Como es conocido, en las fábricas de azúcar, la cristalización de la sacarosa ocurre
fundamentalmente en los tachos de vacío. Sin embargo, en estos equipos, cuando se trata de
cocimientos de masas cocidas de bajas purezas, el agotamiento del licor madre no puede ser
llevado hasta el punto deseado. Esto es debido a que, en los cocimientos de bajas purezas, la
velocidad de cristalización experimenta una brusca disminución, como consecuencia de las
altas viscosidades que se producen cuando el licor madre se aproxima al agotamiento. Por esta
razón, resulta necesario continuar el proceso de cristalización por otro método y otros equipos,
con el objetivo de reducir al mínimo la cantidad de sacarosa disuelta en el licor madre.
Los términos cristalización por enfriamiento, de agotamiento o en movimiento, se aplican
indistintamente para designar esta fase complementaria de cristalización. Igualmente los
términos cristalizadores con enfriamiento, de agotamiento o con movimiento se usan para
denominar los equipos donde se realiza este proceso.
En los cristalizadores de agotamiento, prosigue desarrollándose la cristalización comenzada en
el tacho, con la diferencia de que en ellos, la cristalización se realiza por la disminución de la
solubilidad de la sacarosa, a consecuencia del enfriamiento gradual a que es sometida la masa
cocida.
La solubilidad de la sacarosa en el licor madre, se reducirá a medida que la temperatura
disminuye. Una parte de la sacarosa disuelta estará en solución sobresaturada y bajo
condiciones apropiadas de mezclado se depositará sobre los cristales ya existentes. Este
tratamiento asegura un mayor agotamiento del licor madre y en consecuencia incrementa el
índice de recobrado de azúcar de la fábrica.
31
Los cristalizadores pueden clasificarse convenientemente en función del método que se emplea
para obtener el depósito cristalino. Los grupos son los siguientes:
(1) Cristalizadores que obtienen la precipitación mediante enfriamiento de una solución caliente
y concentrada.
(2) Cristalizadores en donde se obtiene la precipitación por evaporación de la solución.
(3) Cristalizadores en donde se logra la precipitación por evaporación y enfriamiento adiabático.
Control actual del proceso de agotamiento.
El control actual del proceso de agotamiento en los cristalizadores de tercera de numerosos
ingenios aún se realiza manualmente, es decir no está automatizado. Este control manual es
sumamente deficiente y por esta razón, entre otras, las mieles finales presentan altas purezas
en muchos ingenios.
En la década de los setenta se automatizó el control de este proceso en algunos ingenios. En
todos los casos en que se aplicó control automático al proceso de agotamiento en un
cristalizador continuo, la estrategia empleada fue controlar las temperaturas de enfriamiento y
recalentamiento con reguladores PID convencionales manipulando el flujo de agua fría y el de
agua caliente respectivamente. Esta estrategia de control no tuvo éxito. Las causas del fracaso
de esta estrategia de regulación es pretender controlar las temperaturas con lazos PID simples
o convencionales, teniendo en cuenta las extraordinariamente lentas dinámicas que
caracterizan este proceso.
Efectos que influyen en la cristalización.
Efecto de enfriamiento.
El enfriamiento para conseguir la cristalización debe de llevarse a cabo de manera adecuada,
teniendo en cuenta que en ocasiones resulta perjudicial enfriar a muy bajas temperaturas
sustancias difícilmente cristalizables ya que lejos de provocar de este modo la cristalización,
puede dificultarse aún más debido al gran aumento de la viscosidad del medio que con
frecuencia acarrean estas bajas temperaturas.
Algunos compuestos cristalizan rápidamente al enfriarse la solución que no da tiempo al líquido
caliente a pasar a través del filtro en la filtración previa a la solución madre. En tales casos es
preciso recurrir al empleo de un embudo calentado por paso de agua caliente, vapor u otro
32
artificio similar.
Cuando se trata de cantidades de material relativamente grandes resulta a veces ventajoso
después del enfriamiento calentar suavemente un lado del cristalizador o recipiente, aplicando
sobre la parte externa de la pared de aquel una corriente de aire caliente, el objeto de
establecer un gradiente de temperatura a través del medio que nos proporcione una zona de
temperatura óptima en algunos puntos de la masa.
En cualquier caso no debe de olvidarse nunca que la cristalización puede algunas veces ser un
fenómeno muy lento en el cual ha de emplearse extrema paciencia.
Tipos de cristalizadores con enfriamiento y movimiento.
Han sido desarrollados y coexisten diferentes tipos de cristalizadores con enfriamiento forzado y
mecanismo mezclador.
Figura 13. Cristalizador con Enfriamiento
Este tipo de equipo produce cristales de malla 30 a 100. El diseño se basa en las velocidades
admisibles de intercambio de calor y la retención que se requiere para el crecimiento de los
cristales de producto.
33
Para algunos materiales, como el clorato de potasio, se utiliza este Cristalizador de tubo de
extracción que esta combinado con un intercambiador de tubo y coraza de circulación forzada.
La mayor parte de los cristalizadores, utilizan el agua como agente de intercambio calórico:
(1) Cristalizador con circulación de agua por la superficie exterior del casco.
(2) Cristalizador de discos estacionarios.
(3) Cristalizador de discos rotatorios.
(4) Cristalizador rotatorio.
(5) Cristalizador Blanchard.
(6) Cristalizador Werkspoor.
(7) Cristalizador Reto-Werkspoor.
(8) Cristalizador vertical.
CRISTALIZADOR WOLF-BOCK.
Este tipo de cristalizador oscilante se emplea mucho en Alemania e Inglaterra. Este equipo está
compuesto de un recipiente alargado de mucha superficie y poco fondo, como una balsa,
montado sobre arcos metálicos que pueden girar sobre unos rodillos para darle un movimiento
oscilante.
Figura 14. Cristalizador Wolf-Bock
Las aguas madres entran por un extremo, saturadas previamente por evaporación y la
evaporación superficial y el enfriamiento provocan la cristalización.
34
El movimiento impide que, en las paredes se depositen cristales, los cuales son arrastrados por
las aguas madres y recogidos por un extremo. La circulación se consigue por inclinación de la
cuna y el funcionamiento es continuo. La principal ventaja del sistema reside en su sencillez y
poco costo y en que las partes en contacto con las aguas madres pueden fácilmente construirse
de materiales inatacables o revestirse con ellos, lo que permite tratar disoluciones de gran
agresividad química.
CRISTALIZADOR SWENSON-WALKER.
Es un tanque alargado de fondo semicilíndrico, provisto de un eje longitudinal con paletas
helicoidales que, al girar, cumplen la doble misión de evitar la aglomeración de cristales junto a
las paredes y de ayudar al transporte de los cristales ya formados. Va provisto de una doble
camisa para el enfriamiento se construye en unidades de unos tres metros de largo por sesenta
centímetros de ancho, que se pueden empalmar unas a continuación de otras, hasta cuatro
unidades, con un mismo eje de agitación y todas las que se desee en cascada. Se emplea
mucho este tipo de cristalizador en América.
Figura 15. Cristalizador Swenson-Walker
35
CRISTALIZADOR HOWARD.
En este aparato se emplean en la calcificación hidráulica de partículas en suspensión, la
cristalización se produce en el seno de una corriente de líquido que circula por el espacio anular
entre dos superficies cónicas. La interior actúa al mismo tiempo como refrigerante para producir
el enfriamiento necesario. Los cristales que se forman son arrastrados hacia arriba por el
empuje, de la corriente hasta que la sección se hace mayor y este empuje decrece. Solamente
los que alcanzan un tamaño suficiente pueden vencer al empuje hidráulico en la parte más
estrecha y ser recogidos en la cámara inferior. El tamaño de los cristales puede regularse
bajando o subiendo el cono interior para dar menor o mayor sección al espacio anular.
Figura 16. Cristalizador Howard
CILINDROS ENFRIADOS.
La sustancia a cristalizar se extiende en capa delgada sobre la superficie de un cilindro,
enfriada por circulación de salmuera. La extensión sobre la superficie se consigue simplemente
por giro del cilindro, inmerso parcialmente en una artesa que contiene el líquido a enfriar. La
cristalización es casi instantánea y en forma macrocristalina. Los sólidos producidos son
arrancados de la superficie del cilindro por un rascador y pasan a una serie de malaxadoras
para su homogenización.
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EL VOTATOR.
Es un cristalizador cuyo uso en las industrias de productos alimenticios se extiende cada vez
más, sustituyendo a los antiguos sistemas de cristalización de cilindros enfriados. El producto a
enfriar pasa por el espacio anular de los cilindros y es arrastrado y agitado fuertemente por
unas paletas que giran y se apoyan sobre la superficie interior, impidiendo que se adhieran
cristales a la misma. Por otro espacio anular que envuelve al anterior sistema el medio de
enfriamiento, que puede ser salmuera o incluso amoníaco a presión u otro líquido frigorífico. El
conjunto está perfectamente aislado para evitar las pérdidas de frigorías. La sustancia líquida se
introduce a presión en el espacio anular mediante una bomba que permite también la admisión
y mezcla íntima con el líquido de una cierta cantidad de aire o de un gas inerte, el cual queda
distribuido en la masa en forma de burbujas microscópicas, con el fin de disminuir su densidad y
darle un aspecto opalescente. El votator se emplea mucho en la industria de margarinas y en la
de grasas animales.
Figura 17. El votator
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CRISTALIZADOR DISCONTINUO CON AGITACIÓN Y ENFRIAMIENTO.
El cristalizador discontinuo con agitación evita algunos de los efectos del cristalizador en forma
de tanque, porque dispone de agitación y enfriamiento artificial. Por los serpentines
refrigerantes se hace circular agua o salmuera y la solución es agitada por paletas sobre el eje
central. La agitación desempeña varias funciones:
(1) Aumenta la rapidez con que se transmite el calor y mantiene más uniforme la temperatura de
la solución.
(2) El enfriamiento más rápido y la turbulencia dan como resultado un número mayor de núcleos
nuevos, de modo que aumenta el número de cristales pequeños.
(3) El mantenimiento de los cristales finos en suspensión les permite crecer hasta obtener un
tamaño uniforme mayor en lugar de formar aglomerados.
El resultado neto es un producto cristalino relativamente fino y de tamaño bastante uniforme.
Los inconvenientes propios de este aparato son que, por su misma naturaleza, implica el uso de
un método intermitente o discontinuo de cristalización y que el depósito de los cristales sobre
los serpentines refrigerantes reduce rápidamente la velocidad de transmisión de calor. La
limpieza frecuente vaciando el cristalizador y disolviendo los cristales adheridos hace que se
introduzca en el sistema una cantidad excesiva de agua.
Figura 18. Cristalizador Discontinuo
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Una variante de este tipo general de cristalizador es la representada en la Figura 18. En ella se
ha representado una vista desde arriba de un cristalizador del tipo de U con un agitador doble,
que consiste en un tanque en el cual cada juego de serpentines refrigerantes esta flanqueado
por un agitador.
CRISTALIZADOR VERTICAL.
Los cristalizadores verticales son equipos fabricados en Brasil con tecnología de la compañía
francesa Fives Cail. Esta es una tecnología utilizada para obtener el agotamiento máximo de la
miel final, generalmente la masa C. Como regla general se puede considerar que la pureza final
del miel baja en un punto porcentual por cada reducción de 5°C de la temperatura de las masas
que salen del cocimiento. Los cristalizadores verticales, puede descargar la pureza de la miel
final por un máximo de cinco puntos porcentuales, por la reducción de la temperatura de la
masa C a alrededor de 45°C.
Se utilizan en todo el mundo en fábricas de azúcar de remolacha y de caña, así como en
refinerías de azúcar, para cristalizar de forma económica y óptima el azúcar contenido en
soluciones cristalinas de baja pureza.
Ventajas y características:
(1) Alto rendimiento gracias a un comportamiento definido de tiempo de permanencia.
(2) Excelente efecto autolimpiante en las superficies de refrigeración oscilantes.
(3) Empleo sin problemas para masas cocidas de muy alta viscosidad.
(4) Posibilidad de una gran superficie de refrigeración específica con una potencia de
accionamiento específica reducida.
La concepción de los cristalizadores BMA, se basa en un cristalizador-enfriador vertical con
haces tubulares oscilantes. El objetivo es separar la mayor cantidad posible de sacarosa de la
miel madre mediante la cristalización sucesiva de los cristales existentes. Dado que se trata de
la última fase de desacarificación del proceso de producción de azúcar y que un error en la
gestión de proceso durante esta fase puede provocar pérdidas irreversibles de azúcar por la
melaza, la cristalización por enfriamiento es de suma importancia.
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El sistema de enfriamiento consta de elementos bloque de refrigeración estandarizados, en los
que el agua de refrigeración circula por conducción forzada en contracorriente a la masa cocida.
El sistema de enfriamiento completo oscila 1m en sentido vertical. Así y gracias a la disposición
simétrica de los tubos de refrigeración, se aseguran una distribución del tiempo de permanencia
y un enfriamiento de la masa cocida óptimos. Es posible variar la velocidad de oscilación del
sistema de enfriamiento en dos escalones. El accionamiento se efectúa por seis cilindros
hidráulicos repartidos simétricamente en la tapa del cristalizador-enfriador. Los bloques de
enfriamiento están divididos en dos partes que pueden conectarse y desconectarse
independientemente.
En los cristalizadores-enfriadores de este tipo la masa cocida siempre fluye desde arriba hacia
abajo. Un repartidor en rotación lenta reparte la masa cocida entrante uniformemente sobre toda
la sección del cristalizador. Del lado de masa cocida, el cristalizador-enfriador no incluye ni
cojinetes deslizantes o rodamientos ni prensaestopas. El agua de refrigeración puede enfriarse
en una instalación de refrigeración de retorno instalada separadamente. Pero también es
posible una refrigeración de retorno del agua de enfriamiento dentro de un refrigerador por aire
montado en el sistema de oscilación que sigue sus movimientos de vaivén. En este caso se
suprime el circuito secundario completo de agua de refrigeración.
CRISTALIZADOR WERKSPOOR.
Este cristalizador ocupa menos espacio y mejora el agotamiento, en comparación con los
cristalizadores ordinarios. Esta última ventaja es más notable en las masas cocidas de 1° y 2°
producto; en la masa cocida final su uso está poco en el límite, particularmente si las masas son
de alta densidad. Sin embargo, cada vez se emplea más frecuentemente en masas cocidas de
baja pureza si se cuenta con un sistema de calentamiento eficiente.
Este cristalizador tiene una forma exterior de U similar al del cristalizador ordinario. Sin
embargo, el eje, en lugar de llevar una hélice, está provisto de muescas en la forma de un
sector de 45°. Tanto el eje como los discos huecos están diseñados para permitir la circulación
del agua.
40
Figura 19. Disco critalizador Werkspoor
La masa cocida llega al cristalizador continuamente por el extremo desde el que se mueve el
eje y fluye a lo largo del cristalizador por gravedad, pasando de uno de los espacios entre los
discos al siguiente a través del sector abierto del disco hasta llegar al extremo opuesto, que es
la salida de la masa cocida y pasa en sucesión a través de todos los discos, regresando por el
eje hueco del cristalizador para salir de éste por el extremo por el que entró.
Tiene entonces una circulación a contracorriente. El cristalizador tiene la ventaja de que la masa
cocida caliente que entra se pone en contacto sólo con el agua que ya se calentó y que en
cualquier punto, la temperatura del agua de enfriamiento es menor a medida que la masa
cocida se enfría.
En estas condiciones, se elimina prácticamente el riesgo de la formación de grano falso. La
potencia necesaria de este cristalizador es aproximadamente igual a la indicada a los
cristalizadores ordinarios.
41
CRISTALIZADOR BLANCHARD.
Figura 20. Cristalizador Blanchard
42
EL CONTROL ACTUAL DE LOS CRISTALIZADORES DE TERCERAS Y
DINÁMICAS DEL PROCESO
El objetivo general del proyecto es desarrollar un sistema de monitorización y control óptimo a la
medida de los pequeños ingenios de caña de azúcar.
La innovación principal del proyecto es que el sistema poseerá acceso remoto, de tal forma que
no sea necesario desplazarse al ingenio para ver el funcionamiento de los lazos de control,
realizar modificaciones y mantenimiento. Otra innovación será el uso del control predictivo
basado en modelo para el control de los cristalizadores de terceras y los evaporadores de
múltiple efecto.
El uso de las modernas tecnologías de información y comunicaciones aplicadas a la
automatización industrial, en conjunto con las tecnologías y metodologías avanzadas de
instrumentación y control, posibilitan reducir los costes de instalación y mantenimiento e
incrementar la calidad de los productos y la eficiencia de los procesos, contribuyendo
decisivamente a la rentabilidad y competitividad de las empresas. Sin embargo lo cierto es que
estas modernas tecnologías y metodologías han estado y están prácticamente vedadas para el
gran grupo de pequeños ingenios de caña de azúcar de Latinoamérica. Las empresas de
ingeniería y suministradoras presentan soluciones integradas no amortizables sino para
producciones de gran escala.
Las fases del proceso productivo objeto de estudio son: Planta Moledora, Planta de Generación
de Vapor, Planta Eléctrica y Área de Fabricación.
Según folleto MINAZ (1995) el flujo de producción para centrales modernos debe contar con los
siguientes aspectos.
Flujo de Producción CAI "Mario Muñoz Monroy"
43
Figura 21. Diagrama de proceso de fabricación de azúcar
44
Figura 22
45
Área Planta Moledora.
Se bascula la caña a través del ferrocarril después de ser procesada por los centros de acopio y
limpieza para eliminar la materia extraña, estos equipos son movidos por motores eléctricos,
donde la caña sale con una preparación según los parámetros de calidad establecidos.
La caña preparada que procede del basculador se le agrega agua de imbibición (agua
contaminada del retroceso de evaporación de los equipos de casa de calderas), además se le
añade agua cruda (se utiliza para enfriar la que llega de los equipos). Existe un sistema de
lubricación de los equipos y que producto al agua utilizada en esta área, se arrastran restos de
estas grasas unidas con el agua a la zanja. A la salida del último molino se obtienen, el jugo
mezclado, con una temperatura de 30 º C aproximadamente y el bagazo de la caña molida, que
es utilizado como combustible en el área de calderas, y que sale con una humedad inferior al 50
%.
La Planta Moledora constituye una unidad de acción estratégica en el presente estudio, la cual
se encuentra dividida en dos sub. – áreas:
1. Sub – Área de Manipulación y Preparación.
2. Sub – Área de Tandem.
El equipamiento tecnológico de la Planta Moledora se describe a continuación:
Sub–Área de Manipulación y Preparación.
Un virador frontal de camiones de 2.87 x 6.65 M con capacidad de 20 ton. y 34 de
ángulo de volteo, con accionamiento hidráulico.
Dos viradores laterales para vagones de ferrocarriles de 3.27 x 11.2 M con capacidad de
50 ton y un ángulo de volteo de 30 º, con accionamiento hidráulico.
Tres bombas para viradores hidráulicos de 45 m3/hr. y 100 m de head (altura de la
columna líquida) accionadas por motores eléctricos de 18 Kw. y 3600 RPM.
Estera alimentadora de 2.74 m de ancho y 49 m de largo, capacidad de 8000 ton/día
velocidad máxima 10.6 M/min., movida por un motor hidráulico de velocidad de o- 26.2
RPM y potencia de salida 105 Kw.
Rompe Bultos, situado en la transferencia del conductor alimentador al elevador de
diámetro 1000 Mm., 80 RPM movido por motor eléctrico de 40 Kw. 1164 RPM.
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Winche para movimiento de vagones de ferrocarril de 7.5 ton y velocidad de 2.7-4.0
M/min.
Conductor elevador de 2.12 m de ancho y 50 m de largo. Capacidad 8000 ton/día.
movido por un motor hidráulico de velocidad de 0-26.2 RPM .y potencia de 105 HP.
Nivelador de - 1400mm. de ancho 2.12m y 50 RPM. movido por motor eléctrico de 40
Kw. y 1200 RPM.
Primer juego de cuchillas picadoras de - 1700mm. con 104 martillos oscilantes de 16 Kg.
De peso cada uno. Movido por motor eléctrico de 630 Kw., 600 RPM y 6,3 Kv.
Segundo juego de cuchillas de - 1700 Mm., 600 RPM, con 104 martillos oscilantes de
14.5 Kg. De peso cada uno. Movido por dos motores eléctricos de 400 Kw.,600 RPM y
6.3 KV.
Conductor de arrastre a la tolva del primer molino con cadena SS- 2184 y tablillas de
acero.
Sub–Área Tandem.
El Tandem está formado por seis Molinos Hamilton de 41" x 84" con una capacidad de 6900
ton/día, con alimentación forzada por cuarta masa en todos los molinos y tolvas alimentadoras
en los Molinos 1ro, 5to y 6to. Los molinos son movidos por motores eléctricos de rotor bobinado
y control de velocidad por resistencias de 900 RPM, 630kw y 6300 volts. La transmisión del
movimiento es a través de cajas reductoras Flender SDN-710 con una reducción de 30/1 como
primera etapa y engranes abiertos como segunda etapa, con piñón y catalina de 36 y 154
dientes, módulos 26 en los Molinos del 1ro al 5to y 33 con 154 en el 6to.
El sistema de maceración es compuesto sin colar, utilizando 3 bombas intupibles horizontales
BSA 200-12, movidas por motores de 18Kw., 900RPM. El jugo mezclado se bombea con
bombas intupibles horizontales con motores de 55 Kw. y 1200 RPM al colador rotatorio. El jugo
mezclado colado se bombea al proceso con bombas centrífugas de 410 m3/ h, 25 m de carga
movidas por:
Motores eléctricos de 55 Kw. y l760 RPM.
Conductores intermedios convencionales de tablillas y cadenas 907 E51 en los Molinos 2 y 3 y
4. Y conductor intermedio de arrastre con cadena SS-2184 y tablillas metálicas en los Molinos 5
y 6.
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La función fundamental de esta área, como su nombre lo indica, es la preparación de la caña
que se recibe y su inmediata molienda, con el objetivo de extraerle el máximo de jugo a la caña.
En esta área se controlan los siguientes parámetros de eficiencias: en los Modelos de
Laboratorio (907, 902, 917-B, 901, Informes Decenales y Final de Zafra).
Parámetros de Laboratorio.
Brix del jugo primera extracción: 18 – 25°Brix
Pureza del jugo primera extracción: 84 – 90 %
Brix del jugo mezclado: 14 – 17°Brix
Pureza del jugo mezclado: 82 – 88 %
Humedad del bagazo: 47 – 50 % de su masa
Pol en bagazo (1ra pérdida conocida): 1.8 %
Cantidad de agua de imbibición: 200 % de la fibra o el 25 % del peso de la caña
Temperatura del agua de imbibición: > 60°C
Fabricación.
El jugo mezclado que procede de los molinos se une con la cal, la cual se prepara en la planta
de cal donde se introduce el agua con la lechada de cal; esta planta tiene las condiciones
requeridas ambientalmente porque se encuentra separada del proceso para evitar
contaminación ambiental. Se obtiene de este proceso un jugo alcalizado.
El jugo alcalizado se somete a una temperatura producto del vapor que pasa de 36ºC a 105ºC,
aunque el jugo pasa por 3 calentadores vapor a vapor y 1 líquido a líquido (agua). El jugo
alcalizado con una temperatura de 105 ºC pasa al clarificador y el agua condensada pasa al
tanque de agua.
El jugo alcalizado de los calentadores pasa al tanque flash , expulsando gases a la atmósfera
con el objetivo de que estos jugos lleguen al clarificador de forma homogénea para que no
exista revoltura con un tiempo de retención de 45 minutos .El jugo alcalizado que proviene de
este tanque trae una temperatura de 100ºC , un PH de 6.8 a 7.2 y un Brix inferior a 17%, se le
agrega a este jugo floculante, el cual realiza la función de ayudar al proceso de sedimentación
del clarificador , saliendo un jugo clarificado y un subproducto sólido que se une con bagacillo
extraído del flujo de bagazo que salió de los molinos antes de su llegada a las calderas de
48
vapor y que forma entonces una torta que luego pasa a los filtros Oliver-Dorr y mediante vacío
separan la llamada cachaza, que es utilizada para el compost de los suelos, y el jugo
excedente, llamado jugo filtrado, que se reincorpora al tanque alcalizado.
Posteriormente, todo este jugo pasa al tanque-colador de jugo clarificado, donde se retiene el
posible arrastre que trae.
Más tarde, el jugo clarificado que procede del tanque-colador pasa a los dos pre- evaporadores
conectados en paralelo que se alimentan con vapor de escape de los turbogeneradores
eléctricos y de ahí al cuádruple efecto, que trabaja con el vapor proveniente de la evaporación
de ese mismo jugo efectuada en los dos pre-evaporadores, saliendo ya en forma de meladura
con una concentración de alrededor de los 65º Brix y que pasará luego a terminar su proceso
en los tachos.
Además de la meladura, en el cuádruple efecto se obtienen condensados de los distintos tipos
de vapores que por su cantidad y calidad serán utilizados en el flujo de agua de alimentar
calderas con el objetivo de generar vapor y así completar el ciclo.
Los dos pre-evaporadores en cuestión se encargan además de alimentar con su evaporación a
los 8 tachos con que cuenta la fábrica y al 2do y 3e. Calentador de jugo alcalizado.
En los tachos al vacío se procede a elaborar las masas cocidas, utilizándose un sistema de tres
masas cocidas con mejoramiento mediante doble semilla. En las centrífugas se procede a
separar el azúcar de la miel que la acompaña en el magma de la masa cocida. En esta área
entra Meladura y salen como productos finales azúcar comercial y miel final, el resto de los
productos se recirculan dentro del propio proceso de elaboración de las masas y la
centrifugación del azúcar.
Fabricación constituye un área de resultado clave en el presente estudio, la cual se encuentra
dividida en cuatro sub – áreas:
1. Sub – Área de Purificación.
2. Sub – Área de Evaporación y Concentración.
49
3. Sub – Área de Cristalización.
4. Sub – Área de Centrifugación.
El equipamiento tecnológico del área de Fabricación se describe a continuación:
Sub – Área de Purificación.
Cuenta con 6 bancos de Calentadores Webre, con una superficie calórica de 115 m2 y un
volúmen de la cámara de evaporación de 3 m3 cada uno. La alcalización se realiza en frío y en
caliente, se adiciona cal a 4 º Be de concentración en el tanque de guarapo hasta un PH de 6.3
y después se rectifica la alcalización en el tanque Flash hasta 7.6.
Se cuenta con tres clarificadores BTR de 112M3 cada uno.
Dentro de las funciones de esta instalación están:
Neutralizar los ácidos libres.
Provocar la reacción de los fosfatos del jugo.
Posibilitar la eliminación de no azúcares.
Aumentar la temperatura del jugo para coagular proteínas y otros coloides.
Acelerar las reacciones de la cal con las impurezas removibles.
Destruir la flora bacteriana.
Lograr ahorro energético en el proceso de evaporación.
Separar mediante sedimentación los flóculos formados de fosfato de tricalcio y mediante
arrastre mecánico otras sustancias insolubles.
Lograr el agotamiento máximo de la cachaza, para disminuir pérdidas.
En esta instalación se controlan los siguientes parámetros de eficiencia: teniendo en cuenta los
diferentes resultados de análisis de laboratorio y NormasTécnicas del MINAZ (43, 43-A, 52, 57,
600-9, 600-10 y otras).
Principales Parámetros del Área de Purificación.
PH de jugo alcalizado 7.8 – 8.0
Temperatura del jugo 102 – 106°C
PH del jugo clarificado 6.8 – 7.1
Pureza del jugo clarificado 0.5 – 1.5 (jugo mezclado)
Humedad en cachaza 74 - 76 %
50
Pol en cachaza (2da pérdida conocida) 1.9%
Se obtienen como productos finales Jugo Clarificado con una coloración ámbar el cual es
enviado a los evaporadores, y Cachaza, que se destina como materia orgánica para la
agricultura.
Sub – Área de Evaporación y Concentración.
En esta estación se encuentran instalados dos Pre-evaporadores tipo BDM con una superficie
calórico de 20 000 pcsc, con 5800 fluses de cobre de 32 y 3000 mm. de diámetro y largo
respectivamente cada uno.
Se poseen dos cuádruples efectos de tipo CECA, la superficie calórica es de 38000 pcsc c/u, la
flusería es de cobre, de 38 mm. de diámetro y 4000 y 2140mm de largo (1er y 2dovaso)
respectivamente y de 45 mm. de diámetro y 3614 y 1660 mm. de largo, (3ery4tovaso)
respectivamente. El cuerpo y la placa son de acero.
La función de este proceso es eliminar agua al jugo, hasta cierto punto de saturación (73 –75 %
de evaporación). Por lo que su objetivo es obtener meladura. Teniendo en cuenta Normas
Técnicas del MINAZ (43, 43-A, 52, 57, 600-9, 600-10 y otras).
Parámetros de eficiencias.
Brix de la meladura 60°Brix
Pureza de la meladura Jugo clarificado
Sub -Área de Cristalización.
En esta estación hay instalados 8 Tachos tipo Low-Head, con una superficie calórica de 308 m2,
con un diámetro de 4330mm y un volumen de 1800 pies3, construidos en su totalidad de acero.
En esta área de fabricación existen otros equipos como son:
Un semillero de 48.3 m3
Cuatro graneros de 48.3 m3 c/u.
Tres cristalizadores de primera (masa cocida "A") de 68 m3 c/u.
Dos cristalizadores de segunda (masa cocida "B") de 68 m3 c/u.
51
Tres receptores de 48.3 m3 c/u.
Ocho cristalizadores de tercera (masa cocida "C") de 68 m3 cada uno y un receptor de 48.3 m3
Para el movimiento de los receptores, graneros, semilleros, se utilizan motores eléctricos
trifásicos de una potencia de 5.5 Kw., 900 RPM. Los cristalizadores son movidos por motores
hidráulicos y al final se obtienen Masas Cocidas A, B, C. Se controlan como parámetros de
eficiencia teniendo en cuenta CNCA (1999).
Parámetro de los Cristalizadores
Sub -Área de Centrifugación.
Está instalado el Sistema de Doble Semilla, logrando con ello un mejoramiento sustancial de la
calidad del azúcar.
Hay instaladas 6 centrífugas Salzgitter de 1000 Kg. por carga para azúcar comercial y 7 de
tercera tipo ACW-1000 A, además incluye los sinfines y bombas de miel.
El sistema de entrega de azúcar al almacén está compuesto por cuatro conductores de banda
de goma de 24" y una pesa de azúcar.
La función del esta área radica en separar los cristales de azúcar de la miel final por lo que los
parámetros de pureza en miel deben estar dentro de los exigidos por las normas técnicas del
laboratorio, para obtener un azúcar con un alto grado de calidad siendo el objetivo principal de
este proceso.
Se controlan como parámetros de eficiencia según Criterios Actuales de la Industria Azucarera
Cubana MINAZ (1995).
52
Por lo que debemos consultar diferentes bibliografías Revista Cuba Azúcar Julio-Septiembre de
1999.
Parámetros Área de Centrifugación.
Pol del azúcar 98.80%
Color del azúcar 18 color Horne
Humedad del azúcar 0.25
Tamaño del grano 55% malla 20
Insolubles 0.04
Partículas ferromagnéticas 6
Cenizas 0.35
PH 6.8 – 7.0
Azúcares reductores 0.50
Almidón 200 ppm
Dextrana 350 ppm
Pureza en miel 38%
Área Planta de Generación de Vapor.
La Planta de Generación de Vapor constituye una unidad de acción estratégica en el presente
estudio, la cual se encuentra dividida en 3 Plantas:
1. Planta de Vapor.
2. Planta de Tratamiento Químico del agua.
3. Planta de Tratamiento Térmico del agua.
El equipamiento tecnológico del área de Generación de Vapor se describe a continuación:
Planta Vapor:
En esta área hay instaladas 4 Calderas Alemanas EKE de 45 ton/h de capacidad. Las
condiciones del vapor producido son: presión 25 kg/cm2 (manométrica) y temperatura del vapor
sobrecalentado entre los 400 y 415 ºC. Estos equipos sólo emplean bagazo como combustible.
Para la manipulación de bagazo la planta cuenta con los siguientes conductores:
Conductor No.1 (G-15): Conductor de arrastre con una capacidad de 100 ton/hr de
longitud 44.6m y ancho 2.1m. Cuenta con 120 tablillas de acero de 71.5"x 8". El sistema
53
motriz está formado por un motor de 40 Kw., 1120 RPM, un reductor PM-650 y una
transmisión por cadena RC-200.
Conductor No.2 (G-16): Conductor de arrastre con la misma capacidad que el anterior,
longitud 75.9 m, ancho 2.1 m. Cuenta con 202 tablillas de acero del mismo tipo. Su
sistema motriz está formado por un motor de 45kw, 1120 RPM, un reductor PM-750 y
una transmisión por cadenas RC-160-3.
Conductor No.3 (G-17 A): Conductor de banda de goma de 100 ton/hr de capacidad, de
36 m de longitud, ancho de la banda, 42" que se encuentra enlazado con el conductor
G-17 B, de banda de goma de 100 ton/hr de capacidad, de longitud 96 m, ancho de la
banda l.06 m y de sistema motriz formado por un motor de 30 Kw.- 1760 RPM, un
reductor a PM 650 y transmisión por cadena RC-160.
Conductor No.4 y 5 (G-19 A y B): Conductores de arrastre de 87 ton/hr de capacidad por
unidad, longitud 14.4 m, ancho 1.4 m. Cuentan con 40 tablillas de acero con garfios. Su
sistema motriz está compuesto por dos motores de 30 Kw.- 1760 RPM, dos reductores
U2Y-250 y una transmisión por cadena RC-160-2.
Estos conductores se encuentran suspendidos por una grúa y están ubicados transversalmente
en la casa de bagazo. Su función es repartir el mismo en esta y extraerlo según las
necesidades de las calderas.
Conductor No.6 (G-20): Conductor de arrastre de 80 ton/h de capacidad, longitud 96.4
m, ancho 2.1 m, cuenta con 254 tablillas de tubos de acero de 104 y 76mm. Su sistema
motriz se compone de un motor de 75 Kw.-1200 RPM, un reductor PM-1000 y una
transmisión por cadena RC-160-3.
Conductor No.7 (G-21): Conductor de arrastre de similar capacidad al anterior, longitud
26m, ancho 2.1m. Cuenta con 80 tablillas de acero de 71.5" x 8". Su sistema motriz está
formado por un motor de 30 Kw.-1160 RPM, un reductor PM-650 y una transmisión por
cadena RC-200.
Conductor No.8 (G-22): Conductor de arrastre con la misma capacidad que los dos
anteriores, longitud 9.2m, ancho 2.1m. Cuenta con 28 tablillas del mismo tipo que los
anteriores. Su sistema motriz está formado por un motor de 5.5 Kw.-1160 RPM, un
reductor U2Y 250 y una transmisión por cadena RC-120.
54
Para el tratamiento del agua se cuenta con una planta de tratamiento químico y una para el
tratamiento térmico.
Área Planta Eléctrica.
Cuenta con tres Turbogeneradores soviéticos tipo P4-20/2 TK de 4 Mw. de capacidad cada uno,
trabajando a los siguientes parámetros:
Presión del vapor directo: 25 Kg / cm2 manométrica.
Temperatura del vapor directo: 390°C.
Presión del vapor de escape: 1.5 Kg / cm2 manométrica.
Temperatura del vapor de escape: 175°C.
En operación normal trabajan las tres máquinas en paralelo, lo que permite justificar la
demanda de energía eléctrica de la Fábrica, que oscila entre 8 y 9 Mw./hr y entregar al sistema
eléctrico nacional entre 3 y 4 Mw./hr de energía eléctrica. Para garantizar las condiciones del
vapor que requiere el proceso tecnológico se cuenta con una estación atemperadora que
emplea agua de alimentar calderas.
Para la distribución de energía eléctrica en la Fábrica se cuenta con 9 subestaciones internas
de 1000 KVA, cada una. La energía se distribuye a 6.3 Kv, reduciéndose el voltaje a los valores
necesarios (440, 220 y 110 volts) en las mismas. Para el mando de los motores que mueven los
diferentes equipos se cuenta con un centro de control.
El consumo de la Fábrica es de 8.4Mw y se entrega alrededor de 4.0Mw//hr a la Red Nacional.
Se logra por zafra valores de entrega de energía eléctrica superiores a los 7000Mw//hr, llegando
en algunos casos hasta 11000Mw/hr.
Se controlan los siguientes parámetros de eficiencia teniendo en cuenta Santibáñez Piñera
(1983).
55
2.1 Parámetros de Planta Eléctrica.
Parámetros Turbo Generador
1
Turbo Generador
2
Turbo Generador
3
Presión del vapor 250 Lib/Pulg2 250 Lib/Pulg2 250 Lib/Pulg2
Temperatura del vapor 370°C 370°C 370°C
Voltaje 6330 Volt 6300 Volt 6300 Volt
Frecuencia 60 Hz 60 Hz 60 Hz
Potencia de
generación
4.Mw/h 4 MW/h 4 MW/h
Consumo de corriente 2200 A 344 A 344 A
2.2 Prueba del Ingenio.
Para la realización de comprobación de los equipos que intervienen en el proceso por las áreas
del Ingenio, después de concluida las reparaciones, se hicieron algunas pruebas internas tales
como:
Basculador.
Molinos.
Casa de Calderas.
Centrifugas.
Debemos hacer la aclaración de que las mismas fueron a la parte eléctrica. Esto dio la
posibilidad de aminorar un poco las deficiencias antes de la prueba del Ingenio.
La Prueba del Ingenio se realizó el 25 de Diciembre del 2007, el resultado de la misma fue
calificado de BIEN, aunque se detectaron algunas deficiencias para la arrancada oficial.
2.3 Periodo de Zafra.
La zafra 2007 – 2008 comienza en la Empresa Azucarera "Mario Muñoz Monroy" el día treinta y
uno de Enero a las 5.00 PM, aunque estaba planificada su inicio pare el día dieciocho de
Diciembre, con un atraso de catorce días, esto se debió a la falta del completamiento del
Parque de Combinadas disponibles para la Zafra.
Durante esta zafra se debía de moler un total de 648334 TM, en un periodo de ciento dieciocho
días, con una norma potencial de 6900.00 TM y un aprovechamiento del 80 %; la molida real
56
fue de 706021 TM, con una duración total de ciento cincuenta y dos días lo que significa treinta
y cuatro días más del tiempo total programado, con 75.563 días efectivos de molida, el % de
aprovechamiento de la Molida fue de un 66.83%. Se fijó un plan de producción de Azúcar Base
96 de 71966.0 TM alcanzándose 72130.5 TM para un 100% de cumplimiento con respecto al
Plan.
A continuación, haremos una valoración de todos aquellos factores que de una forma u otra han
incidido en estos resultados, además de otros aspectos que requieren ser analizados.
2.4 Área de Recepción y Preparación de la Materia Prima y Molinos.
El control eficiente de los diferentes parámetros de operación constituye un aspecto importante
para lograr una alta eficiencia industrial. En esta área existen cuatro lazos de regulación
automática que operaron de forma eficiente durante toda la zafra, los cuales son los siguientes:
Lazo de alimentación automática de caña.
Lazo de cantidad de agua de imbibición.
Lazo de control de temperatura de agua de imbibición.
Lazo de de control de nivel de agua de imbibición.
En el área de basculador y molino se controlan diferentes parámetros tales como la calidad de
la materia prima que entra a fábrica, incluyendo en este aspecto el % de materia extraña
entrada a la fábrica y los diferentes parámetros que incluye el pago de la caña por su calidad.
Otros parámetros que son objeto de control en esta área son:
Molida horaria.
Brix y pureza del jugo primario.
Índice de preparación de la caña antes y después de mantenimiento.
Flujo de agua de imbibición.
Temperatura del agua de imbibición.
Pol y humedad en bagazo.
Brix y pureza del jugo mezclado.
Caída de pureza de jugo primario a jugo mezclado.
Grado de infección en el tandem.
57
Además de las pérdidas en azúcar ocasionadas en el área, así como la afectación al
rendimiento.
El Tiempo Perdido por Rotura en estas áreas es elevado con una afectación de 144.37HR para
3.86%, que representa el 54% del tiempo perdido por rotura de la fábrica, es de señalar que
esta área fue la que mayor tiempo perdido ocasionó durante la zafra las de mayor incidencia
fueron:
Sistema de presión molino No. 1.
Corona y coupling molino No. 1.
Caída de cadena transmisión colador rotatorio.
Tabillas conductor arrastre No. 2.
Ajustando raspador molino No.3.
Corrido corona maza cañera molino No.6.
Corrido corona maza cañera molino No.1.
Cambio de tablillas conductor de arrastre No.1.
Salida corona molino No.5.
Montando motor hidráulico estera de caña.
Montando motor hidráulico estera del basculador.
Salida corona alimentador molino No. 3.
Cadena transmisora y sproket conductor arrastre No.2.
Partida la cadena conductor de arrastre No.5.
Corona molino No.6.
Tablillas conductor de arrastre No.1.
Rotura raspador molino No.1.
Rotura motor conductor No.6.
Partida cadena motriz conductor No.1.
Disparo del interruptor de cuchilla pica caña por mal estado de los techos del área.
El Tiempo Perdido por Interrupciones Operativas imputables a estas áreas es de 70.99HR para
1.90%, que representa el 65% del tiempo perdido por IO de la fábrica, la de mayor incidencia
fue: El Tiempo Perdido por Interrupciones Operativas imputables a estas áreas es de 70.99HR
58
para 1.90%, que representa el 65% del tiempo perdido por IO de la fábrica, la de mayor
incidencia fue:
Principales interrupciones operativas.
1. Restableciendo sistema de presión en el molino. 1
2. Atoro en tolva molino. 1.
3. Caída de presión por mala operación en planta moledora.
4. Atoro en la descarga de la estera elevadora.
5. Caída puerta de carro en basculador.
6. Atoro en salida del molino. 1.
7. Baja presión de vapor por alta humedad del bagazo.
8. Atoro conductor rápido del molino. 1.
9. Balanceando segundo juego de cuchillas.
10. Atoro bandeja del molino. 6.
11. Carro caído en basculador.
12. Caída de presión por ineficiencia en planta moledora.
Lo expuesto anteriormente nos da una idea de que los principales problemas que incidieron en
esta área van a estar ligado mayormente, con el accionar del hombre en sus obligaciones, la
negligencia y el poco accionar de los diferentes jefes del área.
Es necesario destacar que las dos áreas analizadas constituyen un bloque donde el trabajo es
algo pesado, es por ello la necesidad de motivar más al trabajador, lograr una mayor
comunicación entre la línea de mando intermedio y los jefes en la base (núcleo operativo), o sea
los jefes de turnos y los jefes de áreas, recuperar la cultura general de inspección a la
maquinaria ubicada en estas áreas.
Como se puede apreciar existieron un grupo de problemas en estas áreas motivado por fallas
mecánicas de los equipos, la aplicación no adecuada de la Ingeniería en Mantenimiento y
deficiencias en las reparaciones que se ejecutan en estas áreas, por lo cual proponemos un
Plan de Reparaciones para la próxima zafra que lo pueden observar en los anexos.
La eficiencia de estas áreas se comportó de la siguiente forma:
La pol en bagazo de un plan de 1.80% fue un real de 2.14%, para el 81% de cumplimiento.
Dado por las siguientes causas:
Deficiente preparación de caña por estar muy separado los martillos del 2do juego de
59
cuchillas de la estera elevadora.
Dificultades con las presiones de los molinos por deficiencia presentadas en el montaje
del nuevo sistema.
No aplicación de la adecuada agua de imbibición por problemas energéticos de la
fábrica.
Poca acometividad por parte del personal de operación para tomar medidas con vista a
la reducción de la pol en bagazo.
Hubo falta de asepsia en los Molinos, lo cual ocasionó pérdidas en el proceso. Aunque
existieron problemas objetivos que la afectaron, no se exigió lo necesario por esta
actividad tan importante.
La Planta Moledora presenta grandes salideros de agua por las cajas laterales y el
enfriamiento de chumaceras superiores, este problema es necesario resolverlo para la
próxima zafra, por lo que representa en el consumo de agua de la fábrica,
aproximadamente 0.3M3/TM de caña.
2.5 Área de Generación de Vapor.
Principales parámetros de operación del área.
Presión de vapor directo……………………………………….25Kg/cm. (Man)
Temperatura vapor directo……………………………………..375 C.
Temperatura agua alim. Calderas……………………………...125 C.
Temperatura salida de los gases ………………………………225 C.
Temperatura aire para combustión…………………………….220 C.
Humedad del bagazo …………………………………………….48 %.
Dureza del agua de alimentar …………………………………...0 - 2 ppm.
Alcalinidad total…………………………………………………… 400-600 ppm.
Alcalinidad parcial………………………………………………… 0,6-0,8 At.
Sólidos disueltos totales ………………………………………...... 2500 ppm.
Planta de Tratamiento Químico.
La misma posee una capacidad de 80 m3/HR, y trabaja mediante el proceso de cal-soda en frío,
filtración mecánica y ablandamiento por intercambio iónico. Cuenta con un clarificador, cuatro
filtros mecánicos y tres intercambiadores catiónicos, así como con las instalaciones para el
60
contra lavado de los filtros mecánicos y catiónicos y la de regeneración por salmuera para los
intercambiadores. La planta cuenta con tres tanques de acero de 1000 m3 de capacidad los que
se destinan a almacenar agua tratada y el condensado vegetal de los primeros vasos de los
cuádruples más el de los tachos, previa selección en el laboratorio del sistema de manipulación
de los condensados del proceso tecnológico.
Planta de Tratamiento Térmico.
Cuenta con un tanque intermedio de 43 m3 de capacidad que recibe el condensado puro de los
pre-evaporadores y el agua de reposición necesaria proveniente de los tres tanques de
almacenamiento, dos desareadores alemanes tipo DCA 150 / 75. Para la alimentación del agua
a los desareadores se cuenta con dos bombas tipo 5CRVL de 273 m3 / h de capacidad movidos
por un motor de 22 Kw. y 1760 RPM.
Para la alimentación de agua a las calderas se cuenta con dos bombas principales alemanas
HG 125 / 4 / 64 A de 230 m3 / hr de capacidad y 440 m de head movidas por un motor eléctrico
de 500 Kw. y 3600 RPM. Además, existe una bomba auxiliar alemana tipo HG 80 / 6 / 40 de 103
ton/hr de capacidad y 440 m de head, movida por un motor eléctrico de 200 Kw y 3600 RPM.
Además la planta cuenta con una instalación para el tratamiento interno de las calderas, una
estación reductora de vapor auxiliar para la alimentación de vapor a los desareadores y las
instalaciones para la recuperación de energía de las purgas continuas de las calderas.
Para completar la masa de vapor necesaria para el proceso tecnológico se cuenta con dos
reductoras directo-escape de 45 y 12 ton/hr de capacidad, acompañadas de sus respectivas
estaciones de atemperamiento a partir del agua de alimentar calderas.
El tiempo perdido por rotura en esta área tiene una afectación de 66.01HR para 1.76%, que
representa el 25% del tiempo perdido por rotura de la fábrica las de mayor incidencia fueron:
Las principales roturas acontecidas en estas áreas son los siguientes:
Baja presión de vapor y salidero del fluse de la caldera No.3.
Baja presión rotura VTF caldera No. 4.
Baja presión rotura VTF caldera No. 1.
Tablillas conductor repartidor de bagazo G.6.
Conductor retroalimentado de bagazo G.20.
Rotura fluse caldera No.4.
Cadena motriz conductor de bagazo G.16.
Chapa conductor de bagazo.
61
Disparo de motor eléctrico del ventilador de aire secundario de la Caldera #1 por
sobrecargas.
Tablilla conductor de bagaso 55 G. 16.
Avería motor VTF caldera 1.
Rotura sobre calentador caldera 4.
El Tiempo Perdido por Interrupciones Operativas en esta área tiene una afectación de 12.98HR
para 0.35%, que representa el 12% del tiempo perdido por IO de la fábrica, las de mayor
incidencia fueron:
Principales interrupciones operativas.
1. Baja presión de vapor en las calderas.
2. Baja presión de vapor de escape por dificultades por dificultades en combustión de
Calderas.
La mayor afectación en esta área estuvo dada por la rotura de la Caldera 3 , motivado por un
descuido de operación, donde se mantuvo esta Caldera por un espacio prolongado de tiempo
con un flujo de vapor muy bajo y un sobrecalentamiento pronunciado del vapor, provocando
rotura de fluses y que se aflojara el haz de tubo de los domos. Es de señalar que el personal
involucrado en este hecho es de vasta experiencia y conocimiento, pero se descuidó en la
operación y esto nos da la medida que es necesario profundizar en la capacitación del personal
calificado, por lo que se impartirá para el mismo una capacitación especial para la próxima
zafra.
Otras de las afectaciones del área fue la rotura de fluses motivado en gran medida por una
fuerte contaminación de las agua de Calderas durante 2 ó 3 días, a partir de ocurrir este hecho
se tomaron medidas adicionales en la operación de la estación de condensados y se evitó con
ello que volviera a ocurrir esta deficiencia. Es necesario para la próxima zafra mantener estas
medidas y ser más exigente en este aspecto.
Otra rotura que afectó esta área fue los conductores móvil de retroalimentación, donde se
presentaron roturas en tablillas y en el cable eléctrico de alimentación.
62
En la etapa final de la zafra la eficiencia de las Calderas estuvo muy afectada por problemas de
la combustión dado por:
No funcionamiento de los sopladores de hollín durante la zafra.
Muchos salideros en los conductos de aire primario.
Mala calidad del bagazo.
Todo esto incidió en no lograr los valores nominales en la presión de vapor directo en la etapa
final de zafra.
Existen algunas deficiencias en el área que aunque no provocaron tiempo perdido afectaron la
operación y eficiencia en el área como son:
Las válvulas de puesta en línea y de arranque no se pudieron trabajar a distancia.
Falta hermeticidad en los techo-s de las calderas.
Falta aislamiento térmico.
Falta bomba auxiliar de alimentar Calderas.
El consumo de agua de la fábrica fue alto, siendo su valor de 0.76M3/TC, motivado
fundamentalmente por los salideros del tandem anteriormente señalados. En esta zafra se
trabajó aplicando en su mayoría condensado contaminado a la Planta Moledora y al enfriadero,
trabajó que es necesario consolidar para la próxima zafra.
2.6 Planta Eléctrica.
El Tiempo Perdido por rotura en esta área tiene una afectación de 40.88HR para 1.09%, que
representa el 15% del tiempo perdido por rotura de la fábrica
Las roturas fundamentales que incidieron en esta área son los siguientes:
Disparo conductor de arrastre No.5.
Rotura del Breakers molino No.1.
Motor quemado en estera elevadora.
Quemado motor estera de caña.
Explosión CCM que alimenta conductor de bagazo.
Falla en cable del control del panel conductoras de bagazo.
Chisporreteo en escobilla molino No.1.
Disparo eléctrico en circuito de control de conductor de bagazo.
63
Explosión eléctrica en cable de alimentación calderas 1 y 2.
Problemas eléctricos en circuito de conductores de bagazo.
Rotura sobre calentador caldera.4.
El Tiempo Perdido por Interrupciones Operativas en esta área tiene una afectación de 4.68HR
para 0.12%, que representa el 4% del tiempo perdido por IO de la fábrica.
Principales interrupciones operativas.
1. Disparo conductor de arrastre No. 5.
2. Disparo conductor G. 20 por problema eléctrico.
3. Baja presión de vapor por rotura del interruptor VTF caldera. 3.
4. Disparo conductor G. 15.
Esta área presenta un trabajo muy bueno en sentido general y si no logra obtener indicadores
energéticos más favorables, es por dificultades con la presión de vapor, principalmente a finales
del mes de febrero.
Aunque no existieron grandes problemas con el delito se hace necesario extremar las medidas
para que no ocurran y no perder a compañeros valiosos que tienen alta calificación. Además en
estos momentos tan difíciles con los recursos, cualquier cosa que se roben trae una afectación
muy grande a la fábrica.
Los principales trabajos a ejecutar en las reparaciones en esta área son los siguientes:
Reubicación de sub. Estación Principal y sustitución de separadora e incluirla en panel
ATHEL.
Sustitución de los breakers de enlace con el SEN (adquisición de 3 interruptores al
vacío)
Adquisición de componentes de la firma ATHEL para sustitución y repuestos.
Reparación del techado de Planta Eléctrica.
Cambio de instrumentación ATHEL de Turbinas por sistema diseñado por TEICO.
Sellaje del techo del cuarto de 6.3 KV de los Molinos.
Construir 50M de bandejas para situar los cables de alimentación de las sub estaciones
#1, #2 y la alimentación a los paneles de los molinos y las cuchillas.
Sustitución de las tuberías de drenaje de los turbos.
64
Calibrar todas las protecciones.
Sellar todos los motores y ponerles tapacetes a los que lo necesitan.
Poner en funcionamiento la protección de los motores de molinos.
2.7 Área de fabricación.
Esta área cuenta con un sistema de instrumentación neumático que operan con gran
efectividad. Dentro de los lazos que trabajan sin dificultad están los que controlan:
Densidad de la lechada de cal.
Nivel del tanque de cal.
Flujo a calentadores.
Temperatura en calentadores.
Regulación de ph.
Alto y bajo vacío en filtro.
Nivel en los preevaporadotes.
Nivel en los vasos de los cuádruples.
Presión en la calandria en los primeros vasos de los cuádruples.
Densidad de la meladura.
Alimentación a tachos.
Presión en calandria de tachos.
Densidad en disolutores de miel A, B y semilla.
Extracción de cachaza.
Entre otros.
Como podemos observar el nivel de automatización de esta área es grande, siendo estas unas
de las causas del trabajo eficiente desarrollado en la misma, además de que todas las
operaciones se realizan según el manual 10 de operación de azúcar crudo.
El tiempo perdido por rotura en esta área tiene una afectación de 10.83HR para 0.29%, que
representa el 4% del tiempo perdido por rotura de la fábrica.
Las principales roturas ocurridas en esta área son los siguientes:
Cambio de válvula en PRE Evaporador.
65
Válvula automática de guarapo a calentadores.
Cúpula del tacho No.3.
El Tiempo Perdido por Interrupciones Operativas en esta área tiene una afectación de 19.97HR
para 0.53%, que representa el 18% del tiempo perdido por IO de la fábrica.
Principales interrupciones operativas:
1. Reiteradas llenuras en casa de caldera por equipos de evaporación sucios.
2. Llenura en casa de caldera por mala operación en evaporación.
3. Llenura en casa de caldera por dificultad en cuádruple.
Hubo incumplimiento en la humedad del azúcar por las siguientes causas:
Problemas operativos.
No uniformidad del tamaño de grano, por afectarse en las centrífugas de doble semilla.
Afectaciones por humedad en los conductores, por el tipo de raspadores que usan.
Aunque no provocaron tiempo perdido hubo un grupo de problemas que afectaron la operación
y la eficiencia del área, siendo los más relevantes los siguientes:
Frecuentes salideros en bombas y tuberías, tanto de productos azucarados, como de
vapor y agua.
Piso y drenaje de Casa de Caldera en muy mal estado.
Falta de climatización en cuarto de control de Casa de Calderas.
Con respecto a los principales parámetros de eficiencia su comportamiento es el siguiente
teniendo en cuenta Empresa Azucarera "Mario Muñoz Monroy" (2008). Informe final de Zafra
Indicadores de Zafra Área de Fabricación
66
Las causas de los incumplimientos de los parámetros de eficiencia se relacionan a
continuación:
Pérdidas en indeterminados
Las Pérdidas por Indeterminados han sido altas por mala calidad de las empaquetaduras
provocando salideros en las bombas, por derrames de productos azucaradas en los
cuales ha influido la falta de alumbrado, problemas operativos y salideros en tuberías.
Pérdidas en mieles.
En el incumplimiento de este parámetro incidieron factores como la mala calidad de la
materia prima, falta de asepsia en el Tandem y alta pureza de la miel final.
Pureza de Miel Final.
Se incumplió por el bajo de nivel de agotamiento por alta viscosidad de la miel, al procesar en
varias ocasiones caña quemada, atrasada y la falta de asepsia en el Tandem, además poca
caída masa- miel en el banco.
Las medidas que se tomaron para erradicar estas deficiencias son las siguientes:
Aumentar para la próxima zafra el control de la materia prima.
Garantizar que en el período de desarme y reparaciones se logre la realización con
calidad de todos los trabajos necesarios para mejorar la eficiencia de la fábrica.
Desarrollar un amplio y profundo plan de capacitación de todo el personal.
Existen problemas con el almacenaje del azúcar, al no tener condiciones para ello en el
almacén, el alto calor existente y la humedad, deterioran el azúcar con rapidez.
Hubo dificultades con la disciplina laboral, principalmente en lo concerniente a los
cambios de turno y los robos de azúcar y miel (que aunque fueron pocos, denota falta de
exigencia administrativa al respecto).
ASPECTOS NEGATIVOS DE LA ZAFRA 2008.
Alto tiempo perdido por roturas industriales e interrupciones operativas.
Alta pol en bagazo.
Alta pérdida en indeterminados.
Afectaciones en la calidad del azúcar en cuanto a la humedad.
Deterioro de la calidad del azúcar almacenada.
Salideros abundante de vapor, agua y productos azucarados.
67
Baja eficiencia en Calderas por mal estado de las mismas.
ASPECTOS POSITIVOS DE LA ZAFRA 2008.
Cumplimiento del plan de producción de azúcar.
Alto índice de generación de electricidad.
Alto índice de entrega de electricidad.
Bajo índice de consumo de electricidad de la Red.
Bajo tiempo perdido por Transporte Ferroviario.
Baja pureza de miel final.
2.8 Sala de Análisis.
Con respecto a esta área, podemos abordar, que se observó preocupación por los problemas y
situaciones anormales que se presentaron en el transcurso de la Zafra, tanto desde el punto de
vista interno de la industria como fuera de este, a través de alertas al personal encargado de las
soluciones de estas deficiencias y la toma de decisiones al respecto. En cuanto a la información
que deben de procesar y actualizar en las diferentes pizarras que existen en esta área, se pudo
observar su actualización, principalmente aquellas que muestran los parámetros fundamentales
de la Zafra, aunque en ocasiones existió cierta lentitud en su llenado, los Modelos y Programas
destinado al trabajo en esta área fueron utilizados correctamente.
En cuanto a los cambios de turnos se pudo observar que fueron realizados correctamente, no
obstante debemos de señalar las existencias de impuntualidades de algunos jefes de turnos o
brigadas dadas por situaciones de urgencia que se presentaban en la Industria. Es importante
destacar que estos cambios de turnos contribuyeron a las soluciones y tomas de decisiones de
los problemas que afectaban al proceso de producción.
2.9 Laboratorio.
El laboratorio es el área encargada de lograr un Sistema de Control y análisis que garantice una
calidad óptima del producto terminado, así como el trabajo de la fábrica con máxima eficiencia.
De forma general podemos decir que se cumplieron con los objetivos programados en esta
zafra, los cuales conllevaron a mejorar la marcha del proceso, a través de los análisis de los
diferentes parámetros y los datos estadísticos obtenidos. Se lleva la contabilidad de la mayoría
de la materia prima y productos auxiliares que intervienen en el proceso de producción, con
68
excepción de algunos productos químicos utilizados, principalmente de la desinfección de
aquellos lugares que así lo requieran como son el Hipoclorito y el Formol, aunque debemos
señalar que estos productos no están incluidos en las normativas de control existentes en esta
Área, solo se hace con los que intervienen directamente en el proceso.
Podemos señalar que debido a las características del proceso este año donde se hace toda la
extracción de la miel "B", ha traído como dificultad en la utilización del programa utilizado en el
Sistema de Contabilidad pues el mismo no contempla la pérdida de Miel final producida por esta
extracción provocando anomalías entre los rangos reportados a través de las decenas con
valores aproximados que deben irse corrigiendo a lo largo del periodo de Zafra y el resultado
final, incidiendo directamente en los valores de algunos de los indicadores fundamentales como
el Rendimiento y el Recobrado.
Se cumple con el Sistema de Muestreo y en los plazos establecidos y en ocasiones cuando ha
sido necesario determinar alguna causa que afectará el proceso se han realizado con mayor
periodicidad. El control de los registros e informes que se utilizan en el mismo se cumple como
está establecido.
Comportamiento Energético.
Nuestra fábrica posee un bloque electro energético compuesto básicamente por cuatro
Calderas Alemanas de 45TN de vapor, de 25ATA de presión y 3750C de temperatura del vapor
directo, las cuales trabajan con bagazo, con un índice de generación de 2,17TN de vapor/TN de
bagazo, además una Planta Eléctrica formada por tres Turbogeneradores soviéticos de 4MW
cada uno, 6.3KV y factor de potencia igual a 0.8, 23ATA de presión y 3500C de temperatura del
vapor.
Desde la primera zafra realizada por la Industria en el año 1988, ha sido tarea de primer orden
la generación y venta de electricidad, lográndose en este aspecto un magnífico trabajo por parte
de dirigentes, técnicos y obreros.
En las 20 zafras realizadas se han obtenido muy buenos resultados energéticos siendo posible
por:
Operación eficiente de la Industria, lográndose que los parámetros concernientes al
69
vapor se mantengan estables en 23ATA de presión y 4000C de temperatura en la Planta
Eléctrica.
Buen estado que ha presentado el Bloque Energético.
Aplicación de nuevas tecnologías con resultados muy positivos.
Operación eficiente de Planta Eléctrica.
Bajo consumo eléctrico de la fábrica, al cual ha ayudado la realización de un Estudio de
Control, Regulación y Acomodo de Carga Eléctrica y la aplicación de las Medidas del
Programa Energético.
El hombre ha sido el protagonista principal de los logros obtenidos, dado su nivel técnico y
motivación.
Resultados energéticos alcanzados durante las zafras realizadas resumidos en informe final de
zafra Azucarera "Mario Muñoz Monroy" (2008)
Cuadro Comparativo
La Energía Eléctrica vendida a la Red Nacional durante la zafra actual, representa un valor de
279 819 CUC y con la misma se podría abastecer el poblado de Los Arabos durante 68 días .El
MINAZ tiene establecido 4 Programas por los cuales se rige el trabajo de los centrales
azucareros, estos son el Programa Energético, el de Ahorro de Agua, el de Eficiencia, y el de
Calidad. Nuestro central tiene establecido un grupo de trabajos a realizar dentro del Programa
Energético, de los cuales ya se ejecutaron algunos para esta zafra y que disminuyeron el
consumo de energía eléctrica, estos son:
Reducción de velocidad del Molino 1.
Eliminación del uso de agua cruda en Planta Moledora y en la reposición del enfriadero.
Remodelación del enfriadero.
70
La aplicación de las Medidas del Programa Energético y del Estudio de Control, Regulación y
Acomodo de Carga Eléctrica han contribuido a la disminución del consumo eléctrico de la
Fábrica, lográndose que el índice de consumo de la Empresa Eléctrica sea de solo
0.41KWH/TC y el índice de consumo del ingenio haya disminuido 33.82 a 31.84KWH/TC, y con
ello el ascenso del % de Autoabastecimiento eléctrico desde 135% hasta 140%.
Debido a la eficiencia energética con que se ha trabajado, poseemos un sobrante de bagazo de
15000TN, lo que permitirá mejorar mucho más estos indicadores energéticos en la etapa final
de zafra.
Tareas relacionadas con el medio ambiente.
Disminuir el caudal de vertimiento de los residuales en 0.2M3/TM de azúcar, para ello
disminuir el consumo de agua cruda en esa misma proporción.
Disminución del consumo de sosa cáustica y ácido clorhídrico en 10g/TM de caña
molida para que haya un menor vertimiento de estos agentes agresivos al medio
ambiente.
Eliminar salideros y botaderos de productos azucarados, de ocurrir incorporarlo de
nuevo al proceso.
Sellaje de la Casa de Bagazo, torre de transferencia y conductores de bagazo, para
disminuir el bagacillo ambiental.
Lograr una mejor combustión del bagazo en las Calderas, para disminuir la emisión de
gases a la atmósfera.
Reparación del sistema de residuales, eliminando tupiciones.
Lograr limpieza y organización de las áreas interiores y exteriores. Incrementar la
recogida y venta de chatarra.
Aplicación del uso del Sistema de Gestión Total Eficiente de la Energía.
Resultado de los indicadores de eficiencia durante la zafra 2007—2008.
Indicadores Plan Real
Fecha de inicio de zafra. 18- 12- 07 31- 12- 07
Fecha de culminación. 13- 04- 08 01- 06- 08
71
Días de zafra. 118 152
Norma potencial. 6900 4623
% de aprovechamiento del RPC 90.00 91.71
Caña a moler. 648334.0 706021.3
Azúcar física. 69926.0 69930.0
Azúcar Base 96. 71966.0 72130.50
Costo de la tn de Azúcar. 625 651.35
Rendimiento Base 96. 11.10 10.22
Pureza de la miel Final. 37.00 38.44
Color. 20.00 14.03
Tonelada de cachaza. 338044.8 251781.1
Pérdida en miel % pol caña. 7.95 8.05
Pérdida en cachaza % pol caña. 0.60 0.79
Pérdida en indetermin % pol caña. 0.75 2.10
Pérdida en bagazo % pol caña. 4.20 6.43
Recobrado. 86.49 82.53
Toneladas de bagazo. 338044.8 251781.1
Toneladas de miel final. 29578.9 20770.7
Tamaño del grano. 55 58.72
Pol en cachaza. 1.80 1.98
Pol en bagazo. 1.80 2.14
Índice de generación. 44 43.7
Índice de entrega. 13 13.1
72
PROCESO DE CRISTALIZACION DE TERCERAS EN EL INGENIO
CENTRAL IZALCO DE LA COMPAÑÍA AZUCARERA SALVADOREÑA
1. Datos Generales de la Compañía Azucarera Salvadoreña (CASSA).
La Compañía Azucarera Salvadoreña es una empresa agro-industrial con más de 45 años de
experiencia en la producción y comercialización de azúcar y subproductos derivados de la caña.
Cuenta con dos Plantas Procesadoras de Caña de Azúcar: La central Izalco, ubicada en la zona
occidental de El Salvador, tiene una capacidad de molida diaria de 12.5 mil toneladas de caña y
el Ingenio Chaparrastique, ubicado en la zona oriental del país, tiene capacidad de molida de
más de 6.5 mil toneladas de caña diarias.
En las siguientes fotografías se muestran alguna vistas de la planta de producción del ingenio
central Izalco:
Figura 23. Vistas Generales del Ingenio Central Izalco
2. Procesamiento de Terceras instalado en el Ingenio Central Izalco.
El proceso de terceras comprende seis grandes fases secuenciales, cada una asociada a
elementos actuadores específicos, como muestra en la siguiente figura:
Figura 24. Procesamiento de Terceras del Ingenio Central Izalco
CRISTALIZACION
RECALENTADO
CENTRIFUGADO
SECADO
ENFRIADO
73
2.1 Descripción del Proceso.
Antes de proceder a la descripción, es necesario aclara que los procesos de terceras poseen un
bajo grado de automatización, por lo que muchos de ellos son manuales.
2.2 Cristalización.
Tachos: La obtención de cristales de azúcar se lleva a cabo empleando el sistema de tres
cocimientos para lograr la mayor concentración de sacarosa. Este cocimiento se da en los
actuadores llamados Tachos de tercera (ver Figura 25).
La función de los Tachos al vacío es producir cristales de azúcar satisfactorios a partir del jarabe
o mieles entrantes. A la salida de los Tachos, obtenemos la masa cocida C, a una temperatura
aproximada de 70ºC.
Figura 25. Fotografías de los tachos de terceras del Ingenio Central Izalco
74
CRISTALIZADOR
1A
CRISTALIZADOR
VERTICAL
Motor 1
MASA COCIDA C
PROVENIENTE DE
LOS TACHOS DE
TERCERA
ENTRADA AGUA FRIA DEL
SISTEMA DE REFRIGERACION,
COMUN CON CRISTALIZADOR
WERKSPOOR
SALIDA DE AGUA
DEL SISTEMA DE
ENFRIAMIENTO
FLUJO DE MASA
ENFRIADA HACIA
CRISTALIZADOR
WERKSPOOR
LT
TT
TT
TT
TT
Válvula de seguridad que
cierra el paso de masa
cocida C al cristalizador
vertical cuando hay un
nivel alto en el Cristalizador
Weskpoor.
Cristalizadores: Según el personal del Ingenio Izalco, el procesamiento de agotamiento de la
masa cocida C en los cristalizadores es de aproximadamente 40 horas. A continuación se recibe
la masa cocida a 70°C del tacho en el cristalizador 1A (recibidero), la cual se bombea a flujo
cuasi constante hacia el cristalizador vertical por su parte baja. El enfriamiento de la masa se
realiza inyectando agua fría a través de serpentines en el cristalizador vertical, controlando el
flujo en forma manual a través de válvulas y un operador quien se basa en las lecturas de
temperatura de la masa cocida. El agua fría que ingresa esta a una temperatura de 56°C. La
masa va a hacia arriba, enfriándose y el agua va hacia abajo, calentándose. Se realizan
mediciones de temperatura de masa cocida y agua, y de nivel de masa en el cristalizador 1A. A
continuación se presenta el diagrama en bloques de este proceso (figura 26):
Figura 26. Diagrama de Bloques Cristalizadores 1A y Vertical
75
Figura 27. Fotografías Cristalizador Vertical
El cristalizador vertical no posee control de nivel, sino que se va llenando con la masa
bombeada por el motor 1, llenándose de abajo hacia arriba. La masa es agitada por un
mecanismo accionado por un motor en su parte superior (ver Figura 27) saliendo del
cristalizador vertical a una temperatura aproximada de 55ºC.
Cuando la masa cocida rebalsa del cristalizador vertical, vierte la masa por gravedad hacia el
cristalizador tipo werkspoor, el cual posee un sistema de platos, que a su vez poseen paletas
que se inundan con agua, estas paletas están girando continuamente y tienen la función de
continuar con el enfriamiento de la masa. A la salida de este cristalizador werkspoor se tiene
una medición de temperatura de la masa de 50ºC.
Este cristalizador posee un control de nivel, que comanda un juego de válvulas. Al llegar a un
nivel muy elevado que amenaza rebalsar la masa, se activa una válvula que interrumpe el flujo
de masa al cristalizador vertical (ver Figura 26), y otra válvula que deriva el flujo directamente al
cristalizadores Nº14 tipo blanchard.
76
CRISTALIZADOR
WEERKSPOOR
Motor 2
TT
SALIDA DE
AGUA
CALENTADA
ENTRADA DE
AGUA FRIA
Figura 28. Entrada Cristalizador tipo Werkspoor
Figura 29. Secuencia del flujos de masa y agua a través del cristalizador werkspoor
A continuación una bomba (motor 2) envía el flujo de masa hacia un cuarto proceso de
cristalizado, que lo constituye un grupo de 14 cristalizadores horizontales o tipo Blanchard.
Estos cristalizadores se van llenado secuencialmente desde el Nº14 hasta el Nº1. En el
cristalizador Nº1 se tiene un control de nivel para evitar rebalse.
77
11 9 7 5 4 2
12 10 8 6 3 113
14
Entrada de agua
Entrada Masa Cocida
proveniente del calentador
Werspool
Figura 30. Secuencia de flujo de masa a través de los cristalizadores tipo Blanchard
Los cristalizadores blanchard tiene un sistema de enfriamiento por medio de paletas con
circulación de agua interna (ver Figura 31).
Figura 31. Interior Cristalizadores Blanchard
Esta es la última fase de enfriamiento de la masa para el agotamiento esperado a su paso por
los cristalizadores. A la salida del cristalizador Blanchard Nº14 se tiene una temperatura de
46°C a 48°C.
78
2.3 Recalentado.
Debido a que la viscosidad de la masa a la salida del proceso de cristalización es muy alta, se
realiza un recalentamiento de la masa para bajar su viscosidad, pero este aumento de
temperatura no debe ser tan alto que diluya los cristales formados. Para ello en el Ingenio
Central Izalco poseen un control maestro-esclavo para asegurar la temperatura de
recalentamiento idónea. Su funcionamiento se detalla a continuación:
Control Maestro: toma medición de la temperatura de la masa, al punto de ajuste o
temperatura máxima que debe llegar la masa.
Control Esclavo: Controla un sistema de recirculación de agua caliente que aumenta su
flujo, en base a la temperatura de ajuste de la masa. Si esta se logra alcanzar entonces
el control maestro hace cambiar (bajar) el flujo del agua caliente para no disolver mas
los cristales. Si se enfría muy bruscamente, nace cristal nuevo que pueden crecer
demasiado, aumentar la viscosidad de la masa y tapar las mallas de las centrifugas.
Figura 32. Depósitos de recalentamiento de la masa
79
CALENTADOR
MASA COCIDA
C
Motor 3
TTTT
TT
TT
A TORRE DE ENFRIAMIENTO
(CICLO CERRADO)
HACIA
CENTRIFUGADORAS
Figura 33. Secuencia de flujos de recalentamiento de la masa
2.4 Centrifugación, secado y enfriamiento.
La masa cocida pasa a centrífugas de alta velocidad que separaran los cristales de azúcar.
Durante este proceso, el azúcar es lavada para retirar los residuos de miel y posteriormente ser
secado y enfriado.
3. Consideraciones Finales.
Los encargados del proceso en el Ingenio Izalco manifestaron que se sacrifica el agotamiento
de la masa de tercera por cumplir con el tiempo de proceso o ventana del verano. Sugerimos
para el planteamiento del proyecto: mejorar la automatización del área en cada fase de
cristalización. Actualmente solo se realizan mediciones de temperatura de masa en las entradas
y salidas de los cristalizadores, mediciones de nivel en el cristalizador 1A, Weskpoor y
Blanchard Nº14, y medición de temperaturas de las aguas de enfriamiento.
80
DISEÑO Y EVALUACIÓN TÉCNICA-ECONÓMICA DE DIFERENTES
ALTERNATIVAS DE CONTROL AVANZADO
La planta objetivo para este análisis es un cristalizador vertical genérico de acuerdo a la
siguiente figura:
Figura 33. Cristalizador Vertical
Se observan de la figura los siguientes posibles lazos de control:
1. La temperatura de la masa de entrada.
2. El control del nivel del cristalizador.
3. El flujo de agua de enfriamiento.
81
4. La temperatura del agua de enfriamiento.
5. La temperatura de la masa de salida.
Podría además existir un sexto lazo de control si hubiera un sensor de velocidad del motor de
agitación, se supondrá que existe una velocidad fija del motor con un sistema reductor de
velocidad mecánico por lo que no se analizará en este trabajo.
El sistema completo contiene múltiples variables de entrada y salida y presenta también
acoplamiento en los distintos lazos de control (la respuesta de un lazo afecta al otro).
Se analizarán en seguida las alternativas de control que existen para los sistemas que se
involucran en el control del cristalizador.
82
I. Predictor de Smith.
Es un regulador especial para procesos con grandes retardos, por eso en ocasiones se le
conoce como compensador de retardo.
Puede tratarse de un retardo real (tiempo muerto) o aparente.
Fue desarrollado por Otto Smith en 1957 en la Universidad de California-Berkeley.
Uno de los principales problemas de los controladores clásicos, como es el PID, es su
comportamiento frente a plantas con un retardo considerable. Este retardo se puede deber a
una distancia física entre el proceso y el lugar de medición de la variable, una demora en los
actuadores o cualquier otra causa. En general, la forma de solucionar este efecto es reducir la
ganancia del controlador a los fines de poder esperar el resultado de la actuación luego del
retardo. Si se ajusta un regulador para una planta con y sin retardo los parámetros serán
completamente distintos. Es obvio que el comportamiento a lazo cerrado del proceso sin retardo
será superior al de la planta equivalente con retardo. No es posible compensar el retardo ya que
es intrínseco al proceso pero sí se puede compensar su efecto sobre la realimentación. Al
conocer el retardo, es posible saber qué es lo que sucederá luego del mismo, es decir se puede
predecir el comportamiento del proceso. El método lleva el nombre del primero en plantearlo, el
Predictor de Smith.
En la Figura 34 se muestra un lazo genérico de control de una planta con retardo en donde se
realimenta la salida afectada por la demora. Esto ocasiona un efecto degradante en el
comportamiento en lazo cerrado.
Figura 34. Lazo de control con planta con retardo
Sería totalmente distinta la conclusión que obtendríamos si se pudiera hacer lo que muestra la
Figura 35.
83
Figura 35. Misma planta con el retardo separado.
En este caso se podría ajustar el regulador como si la planta no tuviera retardo, elemento que
se sumaría a posteriori sin afectar la realimentación.
Desafortunadamente, el punto elegido para realimentación es inaccesible pero lo que sí se
puede hacer es predecir el valor de la salida previa al retardo.
Esto se consigue realimentando la salida del regulador como muestra la Figura 36. Nótese que
el regulador es el obtenido al ajustar el lazo de la planta sin retardo.
Figura 36. Predicción de salida y realimentación
Si se observa la forma que tiene el nuevo conjunto regulador-predictor vemos que es un tanto
complicado implementarlo en forma analógica, principalmente por el retardo. Es por ello que se
hace conveniente sintetizarlo en su versión discreta o digital. Otra nota característica es que el
84
correcto funcionamiento de este predictor está basado en el conocimiento del modelo de la
planta y el retardo. Cualquier imprecisión en el modelo podría llevar a resultados no deseados.
Este tipo de control según los ejemplos encontrados y las simulaciones realizadas en clase,
parece ser una buena solución para el lazo de control de la temperatura de la masa cocida
puesto que el proceso que lleva la masa desde que entra al cristalizador hasta que sale tiene un
tiempo de retardo de 40 minutos aproximadamente. El inconveniente es la determinación del
modelo de la planta exacto para poderlo implementar. Se buscó información acerca de
controladores comerciales que tuvieran ya implementada esta tecnología siemens tiene en su
PCS7 una función para predictor de Smith de acuerdo a la siguiente figura:
Figura 37. Modelo del predictor de Smith en el PCS7 de SIEMENS
Se puede realizar con el mismo controlador la identificación del modelo por medio de datos de
aprendizaje, en un proceso de tres etapas.
Excitación del proceso y grabado de datos de aprendizaje
Modelado (incluyendo la determinación del tiempo muerto) con el MPC (Model Predictive
controller- Controlador Predictivo por Modelo)
Transferencia de los parámetros el predictor de Smith (incluyendo el tiempo muerto).
El PCS7 puede configurarse para poder actuar sobre los lazos porque soporta MPC que es un
sistema que puede soportar varios lazos de control, además de identificar el modelo del sistema
y ajustar los parámetros automáticamente.
85
II. Pi-Sampling.
Es un sistema que está diseñado para sistemas con grandes retardos se encuentra
específicamente integrado en el controlador Smart CD600, se requerirá para el uso de este
también sintonizar al controlador PI además del tiempo de retardo necesario.
En esta opción, cuando hay una desviación, la señal de salida cambia de acuerdo al algoritmo
PI durante un tiempo t0. Entonces, la señal de salida se mantiene constante durante un tiempo
t1. El período es t0+ t1 (Ajustado por un parámetro llamado CSAM en un rango de 0 a 180 min),
y el período de actuación es t0 (ajustado por el parámetro CSON en un rango de 0 a 180 min).
Figura 38. Funcionamiento del PI-Sampling
Es necesario tener en cuenta que los lazos de control en el cristalizador son 5 y el Smart CD600
tiene capacidad para controlar sólo cuatro lazos, es posible después de haber ajustado todo lo
necesario que no funcione como se quisiera por los acoplamientos de los diversos lazos y
porque algunos no tendrán un tiempo de retardo tan grande como el de la masa cocida.
86
III. CPBM.
El CPBM es una estrategia de control que se basa en el uso explícito de un modelo del proceso
para predecir el comportamiento futuro del sistema y en base a él calcular la señal de control
futura.
Forma general de formular el problema de control en el dominio del tiempo, integra disciplinas
como:
Control óptimo.
Control estocástico.
Control de procesos con tiempos muertos.
Control multivariable.
Control con restricciones.
Es aplicable cuando existen las siguientes condiciones:
a) El proceso a controlar es multivariable.
b) Hay lazos acoplados.
c) Hay grandes retardos de tiempo.
d) Hay restricciones en las variables de entrada y salida.
e) Si tiene sentido una optimización económica.
Los elementos del Control Predictivo Basado en Modelo pueden verse en la siguiente figura:
Figura 39. Elementos del CPBM
Modelo: capaz de capturar la dinámica del proceso. Sencillo de usar y comprender.
87
Optimizador: Solución explícita o numérica.
En las siguientes figuras se ofrece un panorama del funcionamiento del CPBM.
Figura 40. Estrategia del Control Predictivo
Puede observarse que a partir de una señal de referencia el sistema calcula una nueva salida
para ciertos instantes de tiempo.
La señal predicha de una variable controlada cualquiera se calcula en el que se denomina
horizonte de predicción: [1,N2].
Figura 41. Horizonte de Predicción
88
En la Figura 41, se observa que la señal de referencia se va ajustando de acuerdo a la
predicción calculada en el horizonte de predicción.
Figura 42. Horizonte Móvil
La Figura 42 muestra que el CPBM recalcula el horizonte de predicción ajustando todos los
parámetros y originando otro horizonte de predicción.
Se aplica a la planta el primer elemento del vector de control óptimo y se olvidan todos los
demás. En el siguiente periodo de muestreo se repiten todos los cálculos: estrategia en lazo
abierto.
Ventajas.
Permite tener en cuenta los cambios que se hayan producido en el estado de las
variables.
Facilita los cálculos.
Para el proceso del Cristalizador el CPBM es ideal porque cumple con todos los requisitos, la
tecnología que podría emplearse puede ser el PCS7 de Siemens que ya implementa una
solución para CPM (además del controlador de Smith visto con anterioridad).
89
Con el PCS7 no es tan necesario conocer de antemano el modelo del cristalizador porque
posee funciones para determinarlo a partir de datos obtenidos después de un proceso de
excitación a la planta.
90
ITEM Descripción P Unitario
1 Autómata Siemens S7-400 CPU 416-3 13,960.01$
2 Licencia Siemens PCS7 Software 2,444.36$
3 Conexión y programación 3,071.20$
19,475.57$ Total
IV. Evaluación Económica.
Para la implementación del modelo de control avanzado se utilizará un PLC de la marca
Siemens, que en conjunto con el paquete de software PCS7 será integrado al sistema de
control ya existente para los cristalizadores.
El PLC propuesto es modelo S7-400 con procesador 416-3 para aplicaciones
demandantes de medio rango. Las características del PLC son:
RAM 2.8 MB.
MPI/PROFIBUS DP-Master-Interface.
2 additional PROFIBUS DP-Interfaces.
Slot for additional IF-Module.
Memory Card slot.
El PLC seleccionado cuenta con su módulo PROFIBUS DP, el cual será utilizado para
conectarse al sistema de control existente.
El software a utilizar será el Siemens PCS7 compatible con la familia S7-400, el cual incluirá
una licencia.
Los costos del sistema se muestran en la siguiente tabla:
91
Como toda inversión, esta tiene su retorno, el rendimiento y provecho que se puede obtener al
implementar una herramienta de control de este tipo, va desde aumento en eficiencias que
repercute en ahorros, en aumento de productividad generando mayor volumen de producción
en el mismo tiempo que antes se producía uno menor. Para el cálculo de esta ganancia o
ahorro a plazo es necesario un modelo completo y datos técnicos de la situación actual, para
comparar con una estimación futura.
92
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