Diseño e implementación de un sistema de monitoreo y control automático para una máquina empacadora de aceite vegetal para la Empresa EPASEM

Abstract

En estos tiempos con un mundo con mayores exigencias y mercados globalizados, se está observando la necesidad de optimizar recursos, mejorar la calidad de los productos e incluso aumentar el volumen de producción, es por eso que la tendencia de las empresas productoras, refinadoras, etc., están automatizando y modernizando los procesos de producción.

La empresa EPACEM S.A. dedicada a la producción, refinamientos de oleínas, se ha visto en la necesidad de incrementar su producción, incorporando una nueva línea de producción de aceite vegetal en fundas con una nueva presentación de 300cc.

La maquina que se implementó en esa una línea de producción fue diseñada bajo el criterio de calidad, confiabilidad y economía, la cual cumple la función de arrastrar las fundas de un rollo, las que al pasar se dan forma para que sean selladas lateralmente y estén listas a receptar el liquido en su interior, simultáneamente mientras la funda va tomando forma, el sistema de dosificación se encarga de absorber el aceite de las tuberías y dosificar en las cantidades de 300cc, para ser depositadas en el interior de las fundas, y finalmente las mismas son selladas y liberadas para que el operador las empaque dentro de las cajas de 12 unidades.

El sistema de control eléctrico de la maquina se lo programó en un PLC SIEMENS S7-200 CPU 224xp, este autómata escogido por contar con dos puertos de comunicación, los cuales son utilizados para enlazar al PLC con el computador servidor y con el panel táctil, el que está ubicado en el tablero de control de la maquina, el se encarga de controlar el sistema en el sitio y la PC controla, supervisa y archiva datos de producción, este ordenador está ubicado en un cuarto de monitoreo distante del área de producción.

En el sistema neumático, los diseños fueron realizados tomando en cuenta la confiabilidad del sistema, ya que va a trabajar en un clima de temperatura y humedad alta, como es en la provincia de Santo Domingo de los Tsachilas. Los instrumentos neumáticos son controlados por medio de electroválvulas las cuales convierten las señales eléctricas en señales neumáticas, con las que se controlan los cilindros y la válvula de paso que se encarga de direccionar el líquido hacia el interior del dosificador y hacia la funda.

Las tarjetas electrónicas construidas, cumplen con la función de controlar el encendido-apagado de las electroválvulas y para el control de la temperatura de las resistencias de los sellos, esta última es una tarjeta de control de voltaje por ángulo de fase, la cual regula el paso de voltaje hacia el primario de los transformadores, esto debido a que en el primario maneja menor corriente que en secundario de un transformador reductor. Para calibrar la temperatura del sellado de las fundas, en el tablero se encuentra una resistencia variable (potenciómetro), el cual regula el tiempo de disparo del TRIAC en la tarjeta de control.

La programación del panel táctil y el sistema SCADA, se la realizó por medio del software WINCC flexible 2005 Advance, que fue escogido por presentar un ambiente de trabajo muy amigable con el usuario y con el programador, las funciones de programación son muy similares para el SCADA como el panel táctil. La diferencia entre las dos programaciones son la configuración de la conexión de comunicación y el tamaño de la pantalla de programación y de trabajo, con solo 7” en el panel, que es el tamaño físico real. El sistema SCADA, presenta las opciones de controlar, supervisar y almacenar datos del sistema, las operaciones de control que se realizan son las de inicio de producción, se pueden efectuar cambios dentro de las programación, como la velocidad de la maquina, los tiempos de sellado, se realiza las supervisión del proceso visualizando el estado de los elementos dentro del sistema, así como la producción e ir almacenándolos dentro de una base de datos, cuenta con pantallas en las que se visualizan el tiempo de trabajo de los componentes lo que indica al operador cuando se deben realizar los mantenimientos preventivos.

Una vez integrados los sistemas eléctrico y neumático, se procedió con las pruebas, en las que se empezó dando marcha al motor principal, observando que el sistema de móvil este ajustado, lubricado y trabajando normalmente, como el árbol del levas y las prensas. De la misma manera el motor de arrastre el cual mueve los rodillos de goma, los que empujen la funda hacia las prensas. Se realizaron mediciones de parámetros eléctricos, tales como, voltaje, corriente, en los motores, verificando que estén trabajando dentro de los valores normales.

Verificado que el sistema móvil este funcionando sincronizado se procedió con las pruebas de los sellos en las fundas. Con un carrete en blanco y con señales de tacas, se realizó la prueba, en la que se empezó con el mínimo de temperatura, y aumentándola gradualmente hasta obtener un sellado uniforme en todo el contorno de la funda.

Para la calibración de la dosificación, se la realizó controlando el recorrido del vástago del cilindro neumático, el que está conectado con un cilindro de dosificación volumétrico, que trabaja a manera similar de una jeringuilla al absorber y expulsar el liquido, el recorrido del vástago está limitado por dos sensores magnéticos ubicados en el cuerpo del cilindro neumático.

Probado por separado todos los sistemas, se procedió a darle marcha a todo el sistema, realizando las pruebas, dosificando y empacando agua en las fundas de prueba, verificando que los sistemas estén en sincronía, y enlazado con el sistema SCADA, verificando las comunicaciones y la programación en la PC.

Se pudo crear un sistema económico tanto en el costo de adquisición, operación y mantenimiento, con la que se puede competir dentro del mercado local, con una maquina de calidad, confiabilidad y rentabilidad, debido a que por cada dólar invertido se tiene una rentabilidad aproximada de trece dólares, la operación en consumo de aire y energía eléctrica es mínimo gracias al sistema de sellado de fundas.