AUTOMATIZACION DEL CONTROL DEL REACTOR M01 DEL AREA DE PREPARACION DE LIQUIDOS

MARTHA ISABEL ARCE MAFLA

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE AUTOMATICA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2011

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AUTOMATIZACION DEL CONTROL DEL REACTOR M01 DEL AREA DE PREPARACION DE LIQUIDOS

MARTHA ISABEL ARCE MAFLA COD: 2025913

Proyecto de Grado para optar al título de Ingeniera Mecatrónica Modalidad: Pasantía

Director WILLIAM GUTIERREZ Magister en Ingeniería

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE AUTOMATICA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2011

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Nota de Aceptación:

Aprobado por el Comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al título de Ingeniera Mecatrónica.

Ing. Jesús Alfonso López_________ Jurado Ing. Juan Carlos Perafán_________ Jurado Santiago de Cali, Noviembre de 2010

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CONTENIDO

Pag.

INTRODUCCIÓN 12

1. IDENTIFICACIÒN DE NECESIDADES 13

1.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA 13

1.1.1 Planteamiento de la misión 15

1.2 PLANTEAMIENTO DE REQUERIMIENTOS DE USUARIO 15

1.3 ESTABLECER ESPECIFICACIONES 15

1.4 CONOCIENDO AL DETALLE EL PROCESO DE PRODUCCIÒN 16

1.5 PROCESO DE PRODUCCIÓN REACTOR M01 16

1.6 PROCESO DE PRODUCCIÓN VASELINA 21

1.7 PROCESO DE PRODUCCIÓN PAÑALITIS 25

1.8 LEVANTAMIENTO DE P&ID ACTUAL 29

2. TABLERO ELÉCTRICO 31

2.1 LEVANTAMIENTO TABLERO ELÉCTRICO ACTUAL 31

2.2 DEFINICIÓN CARACTERISTICAS NUEVO TABLERO DE CONTROL 31

2.3 SELECCIÓN MATERIALES Y EQUIPOS PARA TABLERO NUEVO 31

2.4 DISEÑO DE NUEVO TABLERO DE CONTROL Y POTENCIA 35

2.5 DEFINICIÓN DE POTENCIA Y SELECCIÓN DE EQUIPOS Y RUTAS 35

2.6 DISEÑO DE GABINETE PARA EL NUEVO TABLERO 36

5

Pag.

3. RED DE COMUNICACIÓN 38

3.1 DEFINICIÓN RED DE COMUNICACIÓN 38

3.2 SELECCIÓN DE MATERIALES Y EQUIPOS 38

3.3 DISEÑO RED DE COMUNICACIÓN 39

4. SISTEMA DE SUPERVISIÓN 41

4.1 DEFINICIÓN DE CARACTERISTICAS ESPECIFICAS SISTEMA DE SUPERVISIÓN 41

4.2 DISEÑO DE LAS PANTALLAS 41

4.3 DETERMINACIÓN DE LA BASE DE TAGS NECESARIA PARA EL SISTEMA DE SUPERVISIÓN 51

5. CONCLUSIONES 52

6. RECOMENDACIONES 54

BIBLIOGRAFÍA 55

6

LISTA DE FIGURAS

Pag.

Figura. 1 Tablero de mando Reactor M01 13

Figura. 2 Vista interna Tablero de mando Reactor M01 14

Figura. 3 Foto frontal Reactor M01 18

Figura. 4 Foto trasera Reactor M01 19

Figura. 5 Ancla y Homogenizador del Reactor M01 19

Figura. 6 Foto primer piso de preparación 20

Figura. 7 Foto lateral del Reactor M01 donde se muestra 20

Figura. 8 Foto seccionada del tablero del Reactor M01 para mostrar los pasos del proceso del ancla y enfriamiento-calentamiento 22

Figura. 9 Foto seccionada del tablero del Reactor M01 para mostrar los pasos del proceso tanto homogenizador como ancla 23

Figura. 10 Foto seccionada del tablero para mostrar proceso descarga, recirculación y accionamiento válvulas 24

Figura. 11Foto de la Pantalla en CIM donde se muestra la adicción de agua de proceso para los dos reactores y el accionamiento de las válvulas de vapor y enfriamiento para el reactor M02 25

Figura. 12 Foto del Reactor M02, donde se muestra el control del agitador y su paro de emergencia 26

Figura. 13 Foto seccionada del tablero donde se muestra como seleccionar el sentido de giro del agitador y la habilitación del manejo de temperatura 26

Figura. 14 Foto seccionada del tablero donde se muestra la selección del velocidad del agitador y el start/stop del Homogenizador 27

Figura. 15 Foto seccionada del tablero donde se muestra el control de las válvulas de trasiego y descarga del producto 28

7

Pag. Figura. 16 Foto seccionada del tablero donde se muestra el control de las válvulas de descarga y recirculación, así como la apertura de las válvulas de descarga 28

Figura. 17 PI&D actual del Reactor M01 y su interacción con la Marmita02 29

Figura. 18 Doble Fondo del Nuevo Tablero 35

Figura. 19 Plano del gabinete para el tablero eléctrico y neumático 39

Figura. 20 Red de comunicación Preparación de Líquidos 40

Figura. 21 Pantalla Principal de la Panel 42

Figura. 22 Pantalla 2 43

Figura. 23 Pantalla Principal Reactor M01 44

Figura. 24 Pantalla Control Temperatura 45

Figura. 25 Pantalla de Recirculación y Llenado 46

Figura. 26 Pantalla de Trasiego 47

Figura. 27 Pantalla Homogenizador 48

Figura. 28 Pantalla Agitador Reactor M01 49

Figura. 29 Pantalla Agitador Marmita02 50

8

LISTA DE ANEXOS

Pag.

ANEXO A. P&ID ACTUAL 57

ANEXO B. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y MANUAL DE USUARIO VARIADORES POWERFLEX 70 MARCA ALLEN BRADLEY 58

ANEXO C. ESPECIFICACIONES TECNICAS Y MANUAL DE USUARIO TERMINAL DE VÁLVULAS CPX DE FESTO 59

ANEXO C – 1 60

ANEXO D. PLANOS ELÉCTRICOS DEL NUEVO TABLERO DE CONTROL 61

ANEXO D - 1: E004-9201(Distribución potencia preparación BLINDOBARRA) 61

ANEXO D - 2: E004-9361(Listado de partes) 62

ANEXO D - 3: E004-9362(Diagrama tablero doble fondo) 63

ANEXO D - 4: E004-9363(Distribución potencia) 64

ANEXO D - 5: E004-9364(Control alumbrado y ventilador tablero) 65

ANEXO D - 6: E004-9365(Control parada emergencia y rejilla) 66

ANEXO D - 7: E004-9366(Agitador) 67

ANEXO D - 8: E004-9367(Ancla) 68

ANEXO D - 9: E004-9368(Homogenizador 69

ANEXO D - 10: E004-9369(Bomba) 70

ANEXO D - 11: E004-9370(Rack CPX) 71

ANEXO D - 12: E004-9371(Entradas digitales) 72

ANEXO D - 13: E004-9372(Entradas análogas CPX) 73

ANEXO D - 14: E004-9373(Terminal de borneras X10 74

9

ANEXO D - 15: E004-9374(Switch de comunicación) 75

ANEXO D - 16: E004-9375(Diagrama neumático) 76

ANEXO D - 17: E004-9399(cables de comunicación) 77

ANEXO D - 18: E004-9377(Diagrama unifilar) 78

ANEXO E. PLANOS Y RUTAS DE TUBERÍA Y EQUIPOS 79

ANEXO E - 1: E004-9397(Recorrido y ubicación de tubería comunicación planta líquidos) 79

ANEXO E - 2: E004-9320(Ruta de tubería eléctrica) 80

ANEXO F. PLANO RED DE COMUNICACIÓN (004-9726 red de comunicación líquidos) 81

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GLOSARIO AGITADOR: equipo motorizado compuesto por aspas y un eje. Este elemento permite la mezcla y/o homogenización de las materias primas que intervienen en el proceso productivo. ETHERNET: protocolo de comunicación local que poco a poco se ha llevado a la industria por su velocidad en la transmisión de datos y las grandes distancias que puede abarcar sin disminuir velocidad. P&ID: es la abreviatura para el diagrama de tubería e instrumentación, estás siglas se encuentran en inglés Piping and Instrument Diagram. REACTOR: recipiente que tienen por lo general forma cilíndrica u ovalada que permite como su nombre lo indica la reacción de ciertos elementos físico químico con un fin específico, en este caso la preparación de líquidos cosméticos. SISTEMA DE SUPERVISIÓN: componente del SCADA que permite la interacción con el usuario final, permitiendo la visualización y control de las variables críticas del proceso. VARIADOR DE VELOCIDAD: equipo que permite realizar variaciones en la velocidad de un motor a través del control interno realizado a su frecuencia, los variadores presentados en este trabajo realizan control vectorial.

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RESUMEN En este documento encontrará información que hace referencia al trabajo de grado realizado en el área e Preparación de Líquidos en el Reactor M01. Con el fin de automatizar el mencionado Reactor, supervisar las variables críticas del proceso y diseñar un tablero eléctrico y Neumático que sea totalmente seguro para las personas, se ha utilizado como referencia algunas Normas técnicas como la EN954-1, EN60201, RETIE, entre otras. Tomando como base los requerimientos de usuario, en el diseño se han tenido en cuenta detalles como la reducción de espacio a la hora de instalar el Nuevo Tablero eléctrico, la instalación de guardas cero acceso que permitan a las personas estar seguras con respecto a la parte de fuerza del tablero y la instalación de un interruptor adicional al totalizador el cual será utilizado exclusivamente en el proceso de lavado del reactor. Para cumplir con todos los requerimientos mencionados y adicionalmente cumplir con la expectativa de actualización tecnológica se han tenido en cuenta las marcas más reconocidas a nivel de automatización y al mismo tiempo se ha innovado con algunos de los equipos instalados. Palabras clave: panel de operación, SCADA, Reactor, Variador de velocidad, Seguridad Eléctrica.

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INTRODUCCIÓN La empresa J&J ha venido desarrollando diversos proyectos de automatización y actualización tecnológica que le han permitido lograr que sus plantas estén siempre preparadas para asumir los cambios que exige el mercado en cuanto a producción, costos y calidad se refiere. El Reactor M01 es quizás uno de los equipos que puede empañar tal disponibilidad, debido a su atraso tecnológico. Con las modificaciones planteadas en este proyecto para el Reactor M01 se espera acabar con esos puntos muertos que en un futuro próximo pudiesen causar problemas. En el tablero eléctrico del Reactor M01 no solo se va a invertir en equipos de la más alta tecnología, sino que además se van a eliminar reprocesos típicos al lograr una supervisión de las variables críticas. Adicionalmente con la modificación y traslado de este tablero desde el segundo piso del área al primer piso, se iniciará con un proceso gradual de eliminación de tableros eléctricos en el área de preparación, ya que la ubicación de varios de los tableros actuales atenta contra las buenas prácticas de manufactura. Se diseñará la red de comunicación para el Reactor M01 y se deja abierta la posibilidad para que este diseño sea implementado en toda el área de Preparación de Líquidos, ya que se encuentra en una actualización general del sistema de control. Migrar hacia nuevas plataformas de control de procesos forma parte de la visión futura de la planta de Johnson & Johnson de Colombia, por tal motivo automatizar el reactor M01 es totalmente acertado, ya que este sería el primer paso para lograr esta avance tecnológico.

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1. IDENTIFICACIÒN DE NECESIDADES 1.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA En el área de preparación de líquidos de Johnson & Johnson se pretende realizar una actualización tecnológica, migrando a la nueva arquitectura INTOUCH de WONDERWARE. Para ello se requiere modificación de tableros eléctricos y de control. Al revisar el área de preparación se observa claramente que el tablero de mando del Reactor M01 es un gran inconveniente, ya que ocupa un gran espacio, que podría ser utilizado para la ubicación de uno o más de los nuevos tableros requeridos.

Figura. 1 Fotografía del Tablero de mando Reactor M01

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Figura. 2 Fotografía Vista interna Tablero de mando Reactor M01

Para poder utilizar el espacio ocupado por este tablero, se toma la decisión de trasladarlo al primer piso del área, y es en ese preciso momento donde aparece la gran oportunidad del mencionado Reactor. En el afán de obtener espacio y mantener la parte estética del área de preparación se decide rediseñar el tablero, puesto que no está bien para el área de proyectos cerrar los ojos y simplemente trasladar el tablero cuando se sabe que el equipo es un tanto obsoleto y de seguir así la “actualización tecnológica” de la planta no cubriría a todos los equipos.

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1.1.1 Planteamiento de la misión. Llevar el Reactor M01 y todo su sistema de control a un nivel de automatización y actualización óptimo para el nivel en el cual se encuentra el área, teniendo en cuenta que esto será un aporte a la visión de actualización tecnológica de la planta en general. Es importante tener claro que las estrategias de control existentes se mantendrán y el enfoque real va guiado al rediseño del tablero de control y diseño del sistema de supervisión. 1.2 PLANTEAMIENTO DE REQUERIMIENTOS DE USUARIO

El tablero eléctrico del reactor M01 estará dimensionado así: 1200mm (Alto)*900mm (Ancho)*350mm (Profundidad), esto con el fin de cumplir todas las normas de EHS requeridas por la compañía y realizar un trabajo agradable a la vista.

El funcionamiento de los equipos y dispositivos eléctricos del reactor así como su mantenimiento serán totalmente seguros tanto para las personas como para el proceso. Cuando se habla de seguridad en este punto, se hace referencia al proceso de limpieza del reactor, para lo cual un operario ingresa dentro de él y por tal motivo los dispositivos móviles como agitador y homogeneizador no pueden arrancar por ningún motivo o podrían causar más que un accidente, es posible que hasta una tragedia.

Todo el proceso de supervisión y control será manejado por una red de comunicación Ethernet.

Estandarización de equipos. Para tal fin se garantizará que los equipos sean de las marcas aprobadas en la compañía, no se utilizarán dos equipos de marcas diferentes si en el tablero eléctrico están cumpliendo la misma funcionalidad.

1.3 ESTABLECER ESPECIFICACIONES

Cumplir con la categoría 3 en circuitos de seguridad según la norma EN954.1

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El tablero eléctrico debe ser ubicado en el primer piso del área de preparación de líquidos.

Todo el sistema de potencia ira conectado a la Blindobarra (220VAC).

El paro por rejilla es un paro para realizar lavado no de emergencia.

Cuando el personal técnico requiera ingresar al tablero eléctrico se debe garantizar que este se encuentra totalmente des energizado.

En el sistema de supervisión se deben visualizar todas las variables que actúen o afecten directamente la calidad del producto y las que afecten la seguridad del personal.

Deben ser visualizadas las diferentes alarmas de temperatura y baja o alta presión.

1.4 CONOCIENDO AL DETALLE EL PROCESO DE PRODUCCIÒN Antes de iniciar con la descripción total del proceso es imperativo mencionar que dicha descripción se hace con el fin de tener un conocimiento real que permita tener una visión mayor de lo que realmente se necesita cuando se habla del sistema de supervisión, y de acuerdo a esto deben ser diseñadas las pantallas del mismo. Adicionalmente permite aclarar la idea de cuales son con certeza los equipos y dispositivos existentes en el reactor y qué será necesario tener en cuenta para el rediseño del tablero de control. 1.5 PROCESO DE PRODUCCIÓN REACTOR M01 Antes de hablar del proceso como tal es importante decir que el mencionado reactor es utilizado en la realización de fases oleosas para la fabricación de vaselina, crema anti pañalitis y a futuro producirá Desitin Creamy. Para poder entender completamente el proceso se listará a continuación los equipos que componen el Reactor:

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Ancla o agitador (Motor 7.5hp)

Acople de variación de velocidad (Motor ½ hp acoplado por medio de un sistema de poleas)

Homogeneizador (Motor 30Hp)

Bomba descarga (2hp)

Bomba de vacío(7.5hp)

Bomba de Recirculación de condensado CR4(1hp)

Válvula entrada agua de proceso

Válvula entrada de vapor

Válvula salida de condensado

Válvula entrada agua de enfriamiento

Válvula entrada aire comprimido

Válvula desagüe

Válvula descarga

Válvula salida a llenado

Válvula recirculación de proceso

Válvula recirculación de lavado

Válvula aspiración por vacío

Descarga de Marmita 2

Válvula aspiración

Válvula descarga por vacío

Válvula recirculación de enfriamiento.

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Sensor de Presión

Sensor de Temperatura

Sensor de vacío. La Marmita 01 que forma parte del conjunto del Reactor tiene capacidad de 600kg. El ancla es básicamente un eje con paletas laterales que ayuda además de mezclar la materia prima a desprender de las paredes del tanque lo que se empieza a adherir. En la figura 3 presentada a continuación se muestra la parte frontal del Reactor M01 en donde se encuentran ubicadas las válvulas y tuberías de recirculación, la tolva de adición de polvos manual y la tapa de acceso al reactor. Figura. 3 Fotografía frontal Reactor M01

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En la figura 4 se muestra la parte posterior del Reactor donde se pueden observar el moto reductor del agitador, adicionalmente un pequeño tanque a través del cual se adiciona la fragancia de modo manualmente. Figura. 4 Fotografía trasera Reactor M01

En la figura 5 se muestran las botoneras de arranque-parada del agitador y el homogenizador además de dos pilotos que confirman que se encuentran habilitados para funcionar. También se visualiza el pulsador de hongo de la parada de emergencia del reactor. Figura. 5 Fotografía Ancla y Homogenizador del Reactor M01

REACTOR M01

Start/Stop

Paro Emergencia del

Reactor M01

Ancla Homogenizador

Piloto de Habilitado

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La figura 6 muestra las tuberías y válvulas de vapor, condensado, entrada y salida de enfriamiento y la bomba CR4 para recirculación de enfriamiento. Figura. 6 Fotografía primer piso de preparación

CR 4

En la figura 7 se muestra la parte lateral izquierda del reactor M01 mostrando el motor acoplado al ancla para realizar variación de velocidad (sistema mecánico) y la tubería de recirculación. Figura. 7 Fotografía lateral del Reactor M01 donde se muestra

Antes de explicar el proceso por parte del operario, se hablara un poco de que es lo que se pretende con cada una de las partes que componen el reactor. Como se pudo ver en las primeras fotos del Reactor, la Marmita 01 tiene una tapa a través

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de la cual se ingresan las materias primas y en ciertas ocasiones ingresa el operario a realizar un proceso de lavado, entre la tapa y la marmita como tal hay una rejilla que sirve de guarda, así que mientras esta se encuentre abierta el proceso para. El ancla se encarga de mezclar las materias primas a la velocidad requerida por la hoja de fabricación y en este mismo proceso evita que se adhiera material a las paredes de la marmita, esto lo hace gracias a la posición de sus paletas. El Homogenizador a diferencia del ancla que tiene la tarea de mezclar las materias primas, como su nombre lo indica se encarga que el producto quede completamente homogéneo y además por su ubicación (parte inferior del reactor) cuando se realiza la descarga, ayuda a que está sea casi del 100% del producto, debido a que por la densidad y viscosidad de los productos que allí se fabrican sin ayuda del Homogenizador se quedarían alrededor de 70Kg de producto dentro del Reactor. Pero el proceso como tal no es simplemente agitación de los materiales, para completarlo se requiere de ciertos procesos de calentamiento y enfriamiento, para lo cual la Marmita 01 tiene una chaqueta externa que permite la circulación de agua fría o vapor según sea el caso, esta es la razón por la cual el Reactor M01 requiere de varias tuberías, válvulas y sensores como se muestra en las fotos. A través de la bomba neumática se realiza la descarga y la bomba CR4 permite la recirculación de agua de enfriamiento. 1.6 PROCESO DE PRODUCCIÓN VASELINA

Alimentación de la marmita, se calientan las tinas y se vierte el producto directamente en la marmita,

Para iniciar la agitación se pulsa el botón de encendido en el tablero y desde allí se configura el Sentido de giro automático (que gira en los dos sentidos y cambia cada 5 minutos) [Cuadro 1]

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Figura. 8 Fotografía seccionada del tablero del Reactor M01 para mostrar los pasos del proceso del ancla y enfriamiento-calentamiento.

Se programa la velocidad del agitador con pulsadores y retroalimentando al operario con la pantalla de visualización [Cuadro 4] la pantalla muestra datos en RPM 0-60, la velocidad de trabajo para este producto se encuentra en la hoja de fabricación.

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Figura. 9 Fotografía seccionada del tablero del Reactor M01 para mostrar los pasos del proceso tanto homogenizador como ancla.

CUADRO3

CUADRO4

Inicio/Parada del Homogenizador

Bajar y Subir velocidad del Ancla

(Agitador)

Nota. La variación de velocidad de este agitador es por el cambio de relación

en el reductor.

Se programa la temperatura [cuadro 2], se define con el selector si es caliente o frio, hay unos pilotos que confirman esta acción, en este procedimiento trabaja la bomba CR 4 la cual evacua el condensado e ingresa agua fría a la chaqueta (La temperatura dura 20 min en subir a 85°c y 20 min en bajar la temperatura a 47°c)

Cuando llega a la temperatura de calentamiento requerida se continua la agitación durante el tiempo especificado en la hoja de fabricación.

Se inicia el enfriamiento con el selector, con las flechas de la panel se ingresa el dato de temperatura requerido de acuerdo a las especificaciones de la hoja de fabricación. [Cuadro 2]

Cuando el producto la temperatura requerida, se adiciona la fragancia manualmente desde el dosificador.

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Se ingresa el dato de la nueva temperatura requerida [Cuadro 2] para continuar el enfriamiento

Se para la agitación y se toman muestras del producto para análisis.

Para descargar el producto se realizan las siguientes acciones: A. Colocar en posición abierto el selector (descargue producto terminado) [cuadro5]. B. Oprimir el botón (descarga) [Cuadro8].

Figura. 10 Fotografía seccionada del tablero para mostrar proceso descarga, recirculación y accionamiento válvulas.

CUADRO5

CUADRO6

Botones de control para el

descargue y recirculación de

producto

Control de válvulas para apertura

de descargue

Paso a seguir, abrir válvula manual, ubicada a la salida de la marmita, junto a la bomba m4, seguidamente se abre el paso de aire en la bomba m4 para su funcionamiento y enviar producto hacia el tanque de abastecimiento de la maquina; una vez realizada, esta operación es manual.

Se presiona el pulsador de arranque al homogenizador, desde el tablero [cuadro 3], para permitir el paso del producto “vaselina” hacia la bomba, mas no para homogenizar, ya que si no se hace no hay descargue.

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1.7 PROCESO DE PRODUCCIÓN PAÑALITIS

En este proceso además de trabajar con el Reactor M01, también se hace uso del M02.

En el M02 se efectúa la fase acuosa, se adiciona agua, vapor y enfriamiento desde CIM. Para iniciar llenado ó enfriamiento se programa la acción y se pulsa en la válvula de la pantalla que habilita el proceso.

Figura. 11Fotografía de la Pantalla en CIM donde se muestra la adicción de agua de proceso para los dos reactores y el accionamiento de las válvulas de vapor y enfriamiento para el reactor M02.

El arranque de agitación del Reactor M02 se efectúa desde el control que esta en dcha. marmita.

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Figura. 12 Fotografía del Reactor M02, donde se muestra el control del agitador y su paro de emergencia.

REACTOR M02

Start/Stop del agitador

Control de Velocidad

del agitador

Paro Emergencia del

Reactor M02

En el Reactor M01 se efectúa la fase oleosa, A. Se adicionan las materias

primas en la marmita. B. Se inicia calentamiento [cuadro 2] según temperatura especificada en la hoja de fabricación, cuando esta ha alcanzado el 50% del calentamiento, se inicia el proceso de agitación [cuadros 1 y 4]

Figura. 13 Fotografía seccionada del tablero donde se muestra como seleccionar el sentido de giro del agitador y la habilitación del manejo de temperatura.

CUADRO1

CUADRO2

Habilitamos el Ancla (Agitador),

definimos sentido de giro y cambio

automático de giro

Habilitamos el enfriamiento ó

calentamiento y setiamos la

temperatura

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Figura. 14 Fotografía seccionada del tablero donde se muestra la selección del velocidad del agitador y el start/stop del Homogenizador.

CUADRO3

CUADRO4

Inicio/Parada del Homogenizador

Bajar y Subir velocidad del Ancla

(Agitador)

En el reactor M01 Cuando se alcanza la temperatura requerida se continua la

agitación a gran velocidad y se inicia el homogenizador por 10min[cuadro 3], en este momento hay recirculación.

Mezcla de Fases- OPERACIONES MANUALES: A. apertura de válvula para el vacio(esta tiene sensor para iniciar el vacio). B. cerramos válvula de desfogue esta junto al filtro.

Mezcla de Fases- Se habilita el selector (abierto) de válvula trasiego [cuadro7]. Con este proceso terminamos las mezclas de fases. Cerramos selector [cuadro 7]

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Figura. 15 Fotografía seccionada del tablero donde se muestra el control de las válvulas de trasiego y descarga del producto.

CUADRO7

CUADRO8

Control de válvula para

trasiego entre Reactor M01 y

Reactor M02

Descargue de producto

No seutiliza

No se utiliza

Dejamos trabajando el vacio e iniciamos el homogenizador [cuadro3], habilitamos la recirculación (Recirculación proceso de preparación) [cuadro 5]. Mantenemos esta condición por 25 min.

Figura. 16 Fotografía seccionada del tablero donde se muestra el control de las válvulas de descarga y recirculación, así como la apertura de las válvulas de descarga.

CUADRO5

CUADRO6

Botones de control para el

descargue y recirculación de

producto

Control de válvulas para apertura

de descargue

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Iniciamos el proceso de descargue de producto con homogenización habilitando válvulas [cuadros 5 y 8]

1.8 LEVANTAMIENTO DE P&ID ACTUAL En este punto se realizará un breve informe sobre P&ID levantado, para una mejor apreciación del plano lo podrá encontrar en los anexos. Figura. 17 PI&D actual del Reactor M01 y su interacción con la Marmita02

Fuente: Planoteca digital J&J. El levantamiento del P&ID y la información tomada de él, sirve para entender exactamente cada uno de los pasos del proceso de producción, ya que en este informe se detallan todos los equipos e instrumentos que conforman el Reactor M01, permitiendo que se visualice claramente cual es la función de cada uno. El reactor M01 como se puede ver en el diagrama, está compuesto por la Marmita 02 de 400Kg y la Marmita 01 de 600Kg, la primera es utilizada única y exclusivamente para la fabricación de fases que en el momento requerido son

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descargadas a la M01 a través de una válvula manual. Cada una de las marmitas tiene una chaqueta de revestimiento, a través de la cual circulan los fluidos que permiten el calentamiento y el enfriamiento. La M01 como se puede apreciar posee:

Un agitador.

Un homogenizador.

Una bomba neumática a través de la cual se realiza la Descarga de producto.

Una bomba de vacío para la adición de polvos.

La bomba CR4 de 1Hp a través de la cual se realiza el proceso de Recirculación de agua en la chaqueta, para que el proceso de enfriamiento se de lentamente según la hoja de fabricación.

Un motor de 1/2Hp para la variación mecánica de velocidad en el agitador.

Adicionalmente consta de una válvula de aire a presión y una válvula de desagüe para la purga de la chaqueta, antes de iniciar calentamiento.

Una válvula de entrada de vapor y salida de condensado, al igual que una válvula de entrada y una de salida de enfriamiento.

Una válvula de descarga, una válvula de recirculación de lavado, una válvula de recirculación de producto y por último la válvula de salida a llenado. Gracias a estas válvulas se logra ya sea un mejor enjuague de la marmita (Recirculación Lavado) o una mejor homogenización del producto (Recirculación producto) además se puede descargar el Reactor a la poseta (cuando se está lavando) o se puede conectar a través de tubería a uno de los tanques de las llenadoras y enviar el producto a la zona de envase.

Se cuenta además con una válvula para recirculación de agua de enfriamiento y una válvula de entrada de agua de proceso. La primera en conjunto con la bomba CR4 permite el enfriamiento lento y gracias a la segunda se pueden adicionar los kilos requeridos de agua según la hoja de fabricación.

Se cuenta con una RTD PT100 encargada de sensar la temperatura que con ayuda de un transmisor de temperatura envía una señal análoga de 4-20mA y un presóstato con un contacto de disparo por baja presión para verificar que la bomba de vacío tiene presión de agua y evitar que se dañe.

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2. TABLERO ELÉCTRICO 2.1 LEVANTAMIENTO TABLERO ELÉCTRICO ACTUAL Los planos eléctricos actuales del Reactor M01 se encontrarán al final del documento en el anexo 2, pero en este punto se presentará un breve informe que permitirá más allá del proceso entender el funcionamiento del Reactor y definir exactamente los equipos que intervienen en dicho funcionamiento. 2.2 DEFINICIÓN CARACTERISTICAS NUEVO TABLERO DE CONTROL Este nuevo tablero de control tendrá equipos modernos que permitan llevar al Reactor M01 a un mayor grado de actualización tecnológica. En este nuevo tablero de control se debe integrar el control neumático de los equipos que así lo requieran. Contará con un Totalizador General con bloqueo (Lock Out) que permita desenergizar el tablero para efectos de mantenimiento. Adicionalmente debe contar con un interruptor de lavado para un nivel de servicio requerido por los preparadores, ya que cuando se requiere lavar el Reactor un operario ingresa a él y por tal motivo se debe brindar seguridad tal, que se garantice que no se activará por ningún motivo el agitador, el homogenizador o ambos, pero por el contrario se debe permitir el normal funcionamiento de la bomba para descargar el agua con la que se está lavando el Reactor. Se debe garantizar cumplir con la categoría de seguridad No. 2 según la norma EN954.1 en cuanto al paro de equipos por apertura de la rejilla. La comunicación de los equipos dentro del tablero y con el supervisorio se realizará a través de una red Ethernet. 2.3 SELECCIÓN MATERIALES Y EQUIPOS PARA TABLERO NUEVO

Variador de Velocidad para el Agitador del Reactor M01. Es un variador marca Allen Bradley de la serie Power Flex 70 con las características apropiadas para el motor del Agitador.

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Potencia 7.5 Hp Corriente 22 A Voltaje 208V AC-240VAC Cuenta además con algunos accesorios importantes, en este caso para cumplir con los requerimientos del cliente y las especificaciones de diseño. Los accesorios mencionados son: Tarjeta de comunicación Ethenet 20- Comm-E Pantalla LCD 20-HIM-A3 Módulo de seguridad 20 A – DG01

Para Variar la velocidad del Agitador de la Marmita 02 se utilizará también n Variador Power Flex 70, pero con las características adecuadas para el agitador mencionado.

Potencia 1.5 Hp Corriente 5 A Voltaje 208V AC-240VAC Tarjeta de comunicación Ethenet 20- Comm-E Pantalla LCD 20-HIM-A3 Módulo de seguridad 20 A – DG01

Para la Nueva bomba del Reactor también será utilizado un Variador Power Flex 70 con las correspondientes características.

Potencia 10 Hp Corriente 28 A Voltaje 208V AC-240VAC Tarjeta de comunicación Ethenet 20- Comm-E Pantalla LCD 20-HIM-A3 Módulo de seguridad 20 A – DG01

Para el homogenizador se definió utilizar un Arrancador Suave, teniendo en cuenta que para el trabajo normal del homogenizador se requiere que trabaje a la máxima frecuencia y no se requiere variación de velocidad. El arrancador seleccionado es un SMC-FLEX 150F-42NBD con las características apropiadas según el homogenizador mencionado.

Potencia 20 Hp Corriente 60 A Voltaje 208V AC-240VAC Tarjeta de comunicación Ethenet 20- Comm-E

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Relé de seguridad Minotaur MSR127T marca Allen Bradley con las siguientes características:

Alimentación 24V DC Salidas de seguridad: 3 con contactos normalmente abiertos. Salidas auxiliares: 1 con contacto normalmente cerrado

Switch de comunicación Ethernet Stratix 2000 marca Allen Bradley referencia 1783-US08T con las siguientes características:

8 puertos Alimentación: 24V DC Corriente: 2.2 A Categoría mínima de cables para conexiones de cobre: 5E

Terminal de válvulas CPX de Festo con : 1 Procesador FEC, 1 módulo de comunicación Ethernet FB32, 2 módulos de entradas análogas 2AI c/u, 1 módulo de 16 entradas digitales, 1 módulo de 8 salidas digitales, 21 electroválvulas 5:2 y 1 unidad de mantenimiento con presóstato, válvula de corte manual con bloqueo (Lock Out), filtro de 40micras y filtro de 5 micras.

Breaker totalizador NS100- TM160D

Breaker de lavado NS100- TM125D

Breaker Agitador M01 NS100- TM40D

Breaker Agitador M02 NS100- TM32D

Breaker Homogenizador NS100- TM50D

Breaker Bomba NS100- TM40D

Contactor alimentación arrancador suave AB 700S-CF620DJC

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1 Mini breaker C60N 2*6 A (AC) para la alimentación de la fuente.

5 mini breaker C60H 1*2 A (DC) para alimentación del CPX, del Switch de comunicación, los relés de seguridad, salidas del CPX.

Relés a 24V DC para las salidas Digitales

Guardas de seguridad para protección de los breaker.

Relés a 24V DC para las salidas digitales LR86957 marca Telemecanique.

Tubería conduit galvanizada de ¾” para el aire comprimido.

Tubería conduit púrpura para acometida eléctrica y cableado de control.

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2.4 DISEÑO DE NUEVO TABLERO DE CONTROL Y POTENCIA Figura. 18 Doble Fondo del Nuevo Tablero

2.5 DEFINICIÓN DE POTENCIA Y SELECCIÓN DE EQUIPOS Y RUTAS En la selección de interruptores se tuvieron en cuenta los datos de potencia especificados en las placas de los motores por un factor de 15%. De esta manera se haya el valor de corriente adecuado para proteger a los motores, sin ocasionar un disparo constante de los interruptores por pequeñas sobre corrientes.

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Por ejemplo el Homogenizador tiene una corriente de placa de 42.6 A, que al ser multiplicado por 1.15 da como resultado 48.99 A. Por tal motivo el interruptor seleccionado para el homogenizador es un NSX100-TM50D de 50 A. Este mismo procedimiento se aplicó para la selección de todos los equipos. En el anexo K se encuentran los planos donde se pueden visualizar las rutas de tubería. 2.6 DISEÑO DE GABINETE PARA EL NUEVO TABLERO Según las especificaciones del cliente y siendo consecuentes con el espacio disponible en el primer piso del área de preparación, las dimensiones del tablero serán: 1200mm*900mm*350mm, contando además con cerramiento NEMA 3R para protección en interiores y posible chorro de agua. Tendrá dos puertas (2 naves) frontales que permitan el acceso para mantenimiento, además contará con un techo inclinado y que sobresalga para evitar filtraciones dentro del tablero. El color del doble fondo será blanco y el tablero será pintado de color Ral7032 para mantener el estándar de la planta. Se instalará un ventilador con rejillas de protección en la parte de la base y tendrá una cavidad en la parte lateral inferior para ingreso de aire. Tendrá una luz interior controlada con un microswith instalado en la puerta, lo cual permitirá el encendido del bombillo siempre y cuando las puertas están abiertas.

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Figura. 19 Fotografía Plano del gabinete para el tablero eléctrico y neumático

38

3. RED DE COMUNICACIÓN 3.1 DEFINICIÓN RED DE COMUNICACIÓN Todos los equipos se comunicaran a través de una red Ethernet desde el PLC controllogix, pasando por un Switch administrable Stratix 8000 y comunicándose con cada uno de los nuevos tableros eléctricos de la planta de preparación de Líquidos. A su vez en cada tablero se instalará un Swtich Stratix 2000 al cual llegará cada uno de los variadores de velocidad y el CPX del tablero. Cada switch se comunicará por medio de cable UTP categoría 6 con el swtich administrable al cual llega el PLC. El Controllogix se comunicará con el PLC SLC 500 por medio de Ethernet ya que se cambiará el procesador 504 por uno 505 que soporta Ethernet. EL servidor de Factory Link tiene una tarjeta DH+ por lo cual se seguirá comunicadndo directamente con el SLC Se usará un switch Ethernet dentro del tablero de control para conectar a todos los equipos del Reactor M01, a su vez este switch estará conectado al switch principal del área de preparación donde llegarán todos los reactores y de allí se comunicarán directamente con el PLC Controllogix. Se usará cable UTP categoría 6 y puntos de red cetificados con sus respectivos patch cords certificados. El supervisorio será dirigido a través de una panel view que se comunicará por Ethernet a la red ya mencionada. 3.2 SELECCIÓN DE MATERIALES Y EQUIPOS

Switch stratix 8000 AB de 8 puertos y dos módulos adicionales cada uno con 8 puertos.

Switch stratix 2000 AB de 8 puertos.

Tarjetas de comunicación Ethernet para cada uno de los variadores de velocidad y el arrancador suave 20-COMM-E AB.

Módulo de comunicación Ethernet para el CPX de FESTO FB32.

Módulo Ethernet en el PLC Controllogix.

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Módulo DH+ en el PLC Controllogix

Módulo DH+ en el PLC SLC500.

Panel View con puerto Ethernet.

Debido a que las distancias manejadass no superan los 100mts se usará cable UTP flexible categoría 6 para la transmisión de datos.

3.3 DISEÑO RED DE COMUNICACIÓN Figura. 20 Red de comunicación Preparación de Líquidos

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IP.192.168.0.8

Nodo ???

Nodo ???

MANUFACTURING LIQUIDS AREA

PLC Controllogix

SLC504

GranelesIntouch Client Intouch Client Intouch Client

ETHERNET – AUTOMATION NETWORK

Panelview 1500 Plus

Contingencia Intouch

DH+ Panelview 600

Plus

Graneles

100 MB

1756-EN2T

CONNECTION

1783-MS10T

STRATIX 8000

1783-MX08T1783-MX08T

Punto Para

Mantenimiento

IP:192.168.0.2

IP:192.168.0.3

RS-232

1761-NET-ENI

FIBER CONNECTION

TPR02 – CABINET 3

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.41 192.168.0.42 192.168.0.43

CPX Festo

FB32:192.168.0.44

FEC:192.168.0.45

PowerFlex70 PowerFlex70 PowerFlex70

BECOMIX MARMITA 1 – MARMITA 2 – CABINET 1

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.31 192.168.0.32 192.168.033

CPX Festo

192.168.0.34

FB32:192.168.0.35

FEC:192.168.0.36

PowerFlex70 PowerFlex70 PowerFlex70 SMC-FLEX

150-F83NBD

TPR12 – TPR01– CABINET 5

1783-US08T

STRATIX 2000

CPX Festo

FB32:192.168.0.60

FEC:192.168.0.61

MARMITA 4 – CABINET 7

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.??? 192.168.0.??? 192.168.0.???

CPX Festo

FB32:192.168.0.???

FEC:192.168.0.???

PowerFlex70 PowerFlex70 PowerFlex70

TPR05 – TPR06 – CABINET 13

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.???

CPX Festo

FB32:192.168.0.???

FEC:192.168.0.???

PowerFlex70

TPR03 – TPR07 – CABINET 9

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.xxx 192.168.0.xxx

CPX Festo

FB32:192.168.0.xxx

FEC:192.168.0.xxx

PowerFlex70 PowerFlex70

TPR10 – M5 – CABINET 11

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.xxx 192.168.0.xxx 192.168.0.xxx

CPX Festo

FB32:192.168.0.xxx

FEC:192.168.0.xxx

PowerFlex70 PowerFlex70 PowerFlex70

Danfoss

VLT5000

NOT

ETHERNET

TPR16 – CABINET 2

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.21192.168.0.22192.168.0.23

CPX Festo

FB32:192.168.0.25

FEC:192.168.0.26

PowerFlex70PowerFlex70PowerFlex70

TPR08 – CABINET 4

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.51192.168.0.52

CPX Festo

FB32:192.168.0.53

FEC:192.168.0.54

PowerFlex70PowerFlex70

TP03 – CABINET 6

1783-US08T

STRATIX 2000

CPX Festo

FB32:192.168.0.48

FEC:192.168.0.49

TPR09 – CABINET 8

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.xxx

CPX Festo

FB32:192.168.0.xxx

FEC:192.168.0.xxx

PowerFlex70

TPR11 – TPR15 – M6 – CABINET 12

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.xxx

CPX Festo

FB32:192.168.0.xxx

FEC:192.168.0.xxx

PowerFlex70

TPR04 - M3 – CABINET 14

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.xxx192.168.0.xxx

CPX Festo

FB32:192.168.0.xxx

FEC:192.168.0.xxx

PowerFlex70PowerFlex70

TPR14 – CABINET 10

1783-US08T

STRATIX 2000

192.168.0.xxx192.168.0.xxx192.168.0.xxx

CPX Festo

192.168.0.xxx

FB32:192.168.0.xxx

FEC:192.168.0.xxx

PowerFlex70PowerFlex70PowerFlex70SMC-FLEX

150-F83NBD

IP:10.96.146.162

ETHERNET – CONTROL NETWORK

192.168.0.15

IP.192.168.0.14IP:192.168.0.6

X

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4. SISTEMA DE SUPERVISIÓN 4.1 DEFINICIÓN DE CARACTERISTICAS ESPECIFICAS SISTEMA DE SUPERVISIÓN Es importante definir en este momento que las variables que afectan directamente la calidad del producto y/o seguridad y por tanto deben ser visualizadas en el sistema de supervisión son: Temperatura ºC, Velocidad de agitación RPM y presión PSI. Para tal fin se requieren pantallas dedicadas a equipos como agitadores, anclas y homogenizadores, en las cuales se permita asignar y verificar los set point requeridos por las hojas de fabricación, además de generar alarmas como falla por comunicación, parada de emergencia activada, rejilla abierta. También se requieren pantallas para recirculación y descarga las cuales permitan visualizar la apertura y cierre de dichas válvulas, así como el arranque de la bomba, adicionalmente se visualizará la presión de trabajo actual de la bomba y se generarán alarmas como baja presión (0 psi), alarma por alta presión (180psi) y parada de emergencia activa. Indispensable la o las pantallas de calentamiento de se visualicen las válvulas de vapor y enfriamiento, donde se asigne, garantice y verifique el set point de temperatura y donde se visualicen las alarmas de set point de temperatura alcanzado, parada de emergencia activa. 4.2 DISEÑO DE LAS PANTALLAS De acuerdo a todas estas especificaciones las pantallas del supervisorio son las siguientes:

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Figura. 21 Fotografía de Panel View Pantalla Principal de la Panel

En la figura No.21 se observa la pantalla principal del panel de operador. Aquí se cuenta con dos opciones una de ellas es AGITACION, en esta opción se accede al plan de contingencia para la operación de los agitadores de la planta. La otra opción es CONTROL DE PLANTA, por medio de esta se accede al sistema de supervisión del Reactor M01. En la parte inferior de la pantalla se visualizan los botones abrir y cerrar usuario, que sirven como su nombre lo indica para iniciar o cerrar una sesión de usuario, tener presente que solo los preparadores certificados tienen acceso a la panel. Adicionalmente se encuentra el botón de alarmas, el cual presenta una pantalla donde se muestran todas las alarmas activas en el momento, este botón se visualizará en todas las pantallas. Es importante mencionar que este panel ya estaba siendo utilizado en el área de preparación de líquidos como sistema de contingencia. En caso de falla del supervisorio Factory Link, desde el panel se pueden operar los agitadores.

Sistema de

contingencia Planta Ingreso al supervisorio del

Reactor M01 – Mar02

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Teniendo en cuenta que dentro de los requerimientos de usuario se solicito ahorro de espacio, se decidió aprovechar el panel para instalar el supervisorio del Rector M01. Con esto además de tener un ahorro de espacio también se tendría un ahorro monetario de 1200 dólares. Otra ventaja importante es que el entrenamiento de los operarios será muy sencillo puesto que ya están familiarizados con el panel. Figura. 22 Fotografía de Panel View Pantalla 2 En la figura No.22 se muestra la pantalla 2 presentada en el panel de operador. Básicamente se tienen dos opciones a trabajar MAR02 (Marmita 02) en la cual encontrará la pantalla de agitación de dicha marmita y Rear01 (Reactor M01) donde se encontrarán todas las operaciones relacionadas al Reactor M01.

MARMITA02 ReactorM01

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Figura. 23 Fotografía de Panel View Pantalla Principal Reactor M01

En la figura No. 23 se presenta la pantalla principal donde se visualizan las principales válvulas que componen el reactor M01, se visualiza la temperatura actual del Reactor y se presenta adicionalmente un menú para acceder a las distintas pantallas que permiten desarrollar el proceso de preparación. Las opciones del menú son: Control de temperatura, Recirculación y llenado, Trasiego, Homogenizador, Agitador. Cuando algún proceso se encuentra activo el botón del menú que hace referencia al proceso o los procesos activos adquiere un color verde fluorescente como es el caso del HOMOGENIZADOR y el AGITADOR de la figura No.20. Adicionalmente si en el proceso que se encuentra activo hay intervención de válvulas o de la bomba de descarga, los mímicos de los equipos activos también cambian al color verde fluorescente mencionado. En la parte inferior se visualizan tres botones, al lado izquierdo se encuentra el botón MARMITA 02 el cual trae la pantalla de la marmita en mención, al lado

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derecho está el de ALARMAS y el botón REGRESAR que trae la última pantalla visualizada. El mensaje de ACTIVO mostrado en la parte superior debajo de REACTOR M01 significa que el Reactor se encuentra disponible para ser operado. Este mensaje cambia a bloqueado en el preciso instante en que la parada de emergencia sea activada y/o el tablero eléctrico sea desenergizado. Figura. 24 Fotografía de Panel View Pantalla Control Temperatura

La figura No. 24 muestra la pantalla referente al control de temperatura. Se visualizan en ella las válvulas que intervienen en los procesos de calentamiento (vapor y condensado) y enfriamiento (entrada y retorno de enfriamiento, entrada bomba CR4), así como la bomba CR4 que interviene en el proceso de enfriamiento lento. Presenta además al lado derecho el visualizador de la temperatura actual y el cajón para ingreso del set point de temperatura.

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Al lado inferior izquierdo se encuentran los botones que inician o finalizan los distintos procesos de CALENTAMIENTO, ENFRIAMIENTO NORMAL Y ENFRIAMIENTO LENTO. En este punto es importante mencionar que para garantizar confiabilidad, los mímicos de las válvulas adquieren un color rojo cuando están cerradas, lo que significa que el proceso en el que intervienen no está activo o ha finalizado. Por el contrario cuando las válvulas están abiertas adquieren un color verde fluorescente, el mismo color lo adquiere el botón del proceso que se encuentra activo. Figura. 25 Fotografía de Panel View Pantalla de Recirculación y Llenado

La figura No.25 muestra la pantalla de Recirculación y Llenado del Reactor M01. En el mímico se visualizan las válvulas que intervienen en los procesos de RECIRCULACIÓN LAVADO, RECIRCULACIÓN PROCESO y DESCARGA A LLENADO, así como la bomba de descarga. Al lado derecho se encuentran los botones que permiten INICIAR o FINALIZAR cada uno de los procesos mencionados. De igual manera como en la pantalla de calentamiento las válvulas y la bomba permanecerán de color rojo siempre y

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cuando no estén en funcionamiento. Al momento de iniciar algún proceso tanto el botón como las válvulas que intervienen, y la bomba cambiaran a un color verde fluorescente como el que se muestra en el proceso de RECIRCULACIÓN POR LAVADO de la figura No.25. También se encuentra el botón para reset de falla en la bomba y se visualizan tres fallas, Baja presión, alta presión y falla bomba. Después de que una de estás este presente la bomba no arranca. Adicionalmente en la parte inferior de la pantalla, se visualiza la presión actual de la bomba. Figura. 26 Fotografía de Panel View Pantalla de Trasiego

La figura No.26 muestra la pantalla de trasiego y aspiración del Reactor M01. El mímico muestra las válvulas que intervienen en los procesos de Trasiego y aspiración así como la bomba de vacío, la cual interviene en ambos procesos.

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Al lado derecho se encuentran los botones para Iniciar o Finalizar el trasiego y la aspiración por homogenizador. Figura. 27 Fotografía de Panel View Pantalla Homogenizador

La figura No. 27 muestra la pantalla del Homogenizador del Reactor M01. Esta pantalla en esencia consta de dos botones, el botón de Iniciar/Detener Homogenizador, que como su nombre lo indica arranca el homogenizador o lo apaga. El otro es el botón Quitando falla, el cual es utilizado en la eventualidad en que el arrancador suave entre en falla. En esta pantalla en la parte superior se visualizan tres condiciones de seguridad necesarias para permitir el arranque del Homogenizador, con el solo hecho de que una de estas condiciones se incumpla el Homogenizador no puede arrancar y si está trabajando, para inmediatamente.

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Figura. 28 Fotografía de Panel View Pantalla Agitador Reactor M01

La figura No.28 muestra la pantalla de Agitación del Reactor M01 que consta de un botón para Iniciar/Detener Agitación, que como su nombre lo indica arranca el Agitador o lo apaga, tener en cuenta que para que el agitador pueda arrancar es necesario ingresar el Set point de velocidad por medio de las flechas de ajuste velocidad o parándose en el cajón de ingreso de las RPM. Se tiene otro botón Reset falla, el cual es utilizado en la eventualidad en que el variador de velocidad entre en falla. En la parte superior de este botón se encuentra el visualizador de las RPM actuales. En la parte inferior izquierda se encuentran dos botones para definir el sentido de giro del Agitador. En esta pantalla en la parte superior se visualizan tres condiciones de seguridad necesarias para permitir el arranque del Agitador, con el solo hecho de que una de estas condiciones se incumpla el Agitador no puede arrancar y si esta trabajando, para inmediatamente.

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Figura. 29 Fotografía de Panel View Pantalla Agitador Marmita02

La figura No.29 muestra la pantalla de Agitación de la Marmita 02 que consta de un botón para Iniciar/Detener Agitación, que como su nombre lo indica arranca el Agitador o lo apaga, tener en cuenta que para que el agitador pueda arrancar es necesario ingresar el Set point de velocidad por medio de las flechas de ajuste velocidad o parándose en el cajón de ingreso de las RPM. Se tiene otro botón Reset falla, el cual es utilizado en la eventualidad en que el variador de velocidad entre en falla. En la parte superior de este botón se encuentra el visualizador de las RPM actuales. En esta pantalla en la parte superior se visualizan tres condiciones de seguridad necesarias para permitir el arranque del Agitador, con el solo hecho de que una de estas condiciones se incumpla el Agitador no puede arrancar y si esta trabajando, para inmediatamente.

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4.3 DETERMINACIÓN DE LA BASE DE TAGS NECESARIA PARA EL SISTEMA DE SUPERVISIÓN Para la definición de los tags se crearon bloques donde se especifica cuales pertenecen al Controllogix, al SLC500, al CPX y a la Panel View con la siguiente información:

Variadores de velocidad y/o arrancadores suaves

Salidas de las electroválvulas

Entradas análogas

Entradas digitales

Salidas digitales

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5. CONCLUSIONES

Se reubicó el tablero de Control del Reactor M01con la gran ventaja de que el Nuevo Tablero es de menor tamaño e integra además el sistema eléctrico y neumático.

Se logró presentar a través de este proyecto el enorme salto que será para una de las empresas cosméticas más importantes a nivel mundial la actualización tecnológica del Reactor M01 y sus ventajas, como la disminución de una 45minutos tiempo de preparación.

Se diseño el esquema eléctrico del nuevo tablero del Reactor M01, para lo cual se definió un modelo (inexistente hasta este momento en las áreas de Ingeniería y mantenimiento de la empresa) para la presentación, diseño y nomenclatura de planos eléctricos y neumáticos, así como el marquillado de cables, equipos e instrumentos. Este modelo se generó basándose en las normas ISA5.1 e IEC61346.

Se diseño el esquema de control bajo el cual se realizará la programación del PLC al momento de su implementación.

Se diseño el sistema de supervisión y control de las variables críticas del proceso, mediante el esquema de control y automatización del Reactor M01.

Se diseño el sistema de supervisión del Reactor M01, aportándole una interfaz amigable al operario que le permite mantener el control sobre el proceso de preparación. Brindándole la oportunidad de visualizar las variables críticas del proceso que afectan directamente la calidad del producto y detectar las fallas y problemas con los equipos a través de alarmas.

Se diseño la red de comunicación Ethernet entre los componentes eléctricos y electrónicos que componen el reactor M01. Esta red no solo esta siendo implementada en el reactor mencionado, será implementada en los veintitrés reactores del área de preparación. Al momento ya ha sido implementada en dieciséis equipos.

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Se definieron rutas de tubería y materiales para el cableado de control, potencia y comunicación requeridos para la implementación del nuevo tablero eléctrico e implementación de la red de comunicación.

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6. RECOMENDACIONES

Es muy importante realizar un levantamiento completo de toda la información del funcionamiento de los equipos a intervenir antes de iniciar cualquier diseño, ya que cualquier detalle que no sea tenido en cuenta a tiempo puede causar graves problemas o retrasar la implementación.

Durante el proceso de adquisición de requerimientos de usuario es vital tener en cuenta a todas las áreas (Manufactura, Calidad, Seguridad Industrial, Mantenimiento, etc) pues en ocasiones un diseño o posible solución para una de las áreas puede ir en contra de los lineamientos de otra de las áreas.

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BIBLIOGRAFÍA FORNER, Celso. Sistemas de Control Relacionados a la seguridad – Categoría 3-Brasil: 2005, 65 p. MARTINEZ SANCHEZ, Victoriano. Automatización Industrial Moderna. Madrid: Rama Editorial, 1992. 769 p. COLOMBIA. MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA, Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas, Santafé de Bogotá 2008 164 p. RETIE. PIEDRAHITA MORENO, Ramón. Ingeniería de la Automatización Industrial. México: Alfaomega, 2001. 570 p.

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ANEXOS

ANEXO A. P&ID ACTUAL

ANEXO B. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y MANUAL DE USUARIO VARIADORES POWERFLEX 70 MARCA ALLEN BRADLEY

Manual de usuario Variadores Power Flex 70 disponible en:

http://samplecode.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/20a

-um001_-en-p.pdf

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ANEXO C. ESPECIFICACIONES TECNICAS Y MANUAL DE USUARIO TERMINAL DE VÁLVULAS CPX DE FESTO.

60

ANEXO C - 1

ANEXO D. PLANOS ELÉCTRICOS DEL NUEVO TABLERO DE CONTROL ANEXO D -1: E004-9201(Distribución potencia preparación BLINDOBARRA)

62

ANEXO D -2: E004-9361(Listado de partes)

63

ANEXO D -3: E004-9362(Diagrama tablero doble fondo)

64

ANEXO D -4: E004-9363(Distribución potencia)

65

ANEXO D - 5: E004-9364(Control alumbrado y ventilador tablero)

66

ANEXO D - 6: E004-9365(Control parada emergencia y rejilla)

67

ANEXO D - 7: E004-9366(Agitador)

68

ANEXO D - 8: E004-9367(Ancla)

69

ANEXO D - 9: E004-9368(Homogenizador)

70

ANEXO D - 10: E004-9369(Bomba)

71

ANEXO D - 11: E004-9370(Rack CPX)

72

ANEXO D - 12: E004-9371(Entradas digitales)

73

ANEXO D - 13: E004-9372(Entradas análogas CPX)

74

ANEXO D - 14: E004-9373(Terminal de borneras X10)

75

ANEXO D - 15: E004-9374(Switch de comunicación)

76

ANEXO D - 16: E004-9375(Diagrama neumático)

77

ANEXO D - 17: E004-9399(cables de comunicación)

ANEXO D - 18: E004-9377(Diagrama unifilar)

ANEXO E. PLANOS Y RUTAS DE TUBERÍA Y EQUIPOS ANEXO E - 1: E004-9397(Recorrido y ubicación de tubería comunicación planta líquidos)

80

ANEXO E - 2: E004-9320(Ruta de tubería eléctrica)

ANEXO F. PLANO RED DE COMUNICACIÓN (004-9726 red de comunicación líquidos)