trabajo final de grado 2003 - red.uao.edu.co

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IMPLEMENTACIÓN DEL MÉTODO DE DISEÑO MECATRÓNICO PARA EL ESTUDIO DE LA OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE PREPARACIÓN DE FIBRA

LARGA PROPAL – PLANTA 2

ALEXANDER RIVAS MOLINA

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2008

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IMPLEMENTACIÓN DEL MÉTODO DE DISEÑO MECATRÓNICO PARA EL ESTUDIO DE LA OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE PREPARACIÓN DE FIBRA

LARGA PROPAL – PLANTA 2

ALEXANDER RIVAS MOLINA

Trabajo de grado en modalidad de pasantía para optar al título de Ingeniero Mecatrónico

Director Proyecto grado ADOLFO ORTIZ ROSAS

Ingeniero Electricista Especialista en automatización industrial

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2008

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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 Ingeniero Mecatrónico. Ing.BERNANDO SABOGAL Jurado Ing.JOSE IGNACIO PEREZ Jurado

Santiago de Cali, 14 de Julio de 2008

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Dedico este proyecto de grado a todas las personas que me acompañaron en mi trayectoria de estudiante universitario como a mi hermana Maritza, mis hermanos Juan Carlos y Álvaro, mi sobrino Carlos Julián y mi novia Marcela Rojas que fueron de gran apoyo en mi formación, de igual manera reconozco el esfuerzo de mis profesores y tutores que dedicaron parte de sus vidas para mi enseñanza como ingeniero, pero nada de esto hubiese sido posible sin los dos más grande creadores, que por la fuerza del amor dieron mi vida, mis padres Álvaro Rivas y María Elena Molina, estando seguro que mi padre en algún lugar del cielo se sienta orgulloso del ser que creo, su hijo.

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AGRADECIMIENTOS

Agradezco la enseñanza y orientación que el ingeniero Adolfo Ortiz Rosas me brindo para ser posible el proyecto de grado. Agradezco al ingeniero Álvaro Páez por brindarme la ayuda necesaria y por sus sustanciales sugerencias durante la realización del proyecto. Agradezco al ingeniero Filemón Aranda por su predisposición permanente e incondicional en aclara las dudas de mi proyecto. Agradezco al ingeniero Jorge Rivas por brindarme los recursos necesarios para lograr cada uno de mis objetivos. Agradezco al instrumentista Juan Carlos Fernández por enseñarme sus conocimientos y apoyo en la finalización del proyecto. Agradezco al ingeniero Carlos Estrada por darme la oportunidad de realizar mi pasantía en Propal S.A – Planta 2. A toda la familia Propal S.A por brindarme la acogida durante mi tiempo como practicante. Y a todas aquellas personas que de una u otra forma, colaboraron o participaron en la realización de mi proyecto, hacemos extensivo nuestro más sincero agradecimiento.

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CONTENIDO

Pág. GLOSARIO 19 RESUMEN 22 INTRODUCCIÓN 23

1. ESTUDIO DEL PROCESO DE LA FABRICACIÓN DEL PAPEL 27 1.1. INVESTIGACIÓN TEÓRICA DEL PROCESO DEL PAPEL 27 1.2. INVESTIGACIÓN DE PROCESO EN OTRAS EMPRESAS 27 1.3. CONOCER EL PROCESO DE LA FABRICACIÓN DEL PAPEL EN PROPAL S.A- PLANTA 2 27 1.4. CONCLUSIÓN DEL CAPÍTULO 30 2. ESTABLECER UN DIAGNOSTICO DETALLADO DE LA INSTRUMENTACIÓN DEL PROCESO MECÁNICO, ELÉCTRICO, ELECTRÓNICO, HIDRÁULICO, NEUMÁTICO Y ESTRATEGIAS DE CONTROL ANTES Y ACTUALES 31 2.1. CONOCIMIENTO DE LAS NORMAS IMPLEMENTADAS EN PROPAL – PLANTA 2 31 2.2. ÁREAS INVOLUCRADAS AL HYDRAPULPER 32

2.2.1. Estudio detallado de la instrumentación en el desempacado de la fibra larga importada 32 2.3. EXPLICACIÓN SOMERA DEL FUNCIONAMIENTO DEL HYDRAPULPERS CON EL DISEÑO DE CREUSOT LOIRE ENTREPRISES 42 2.4. PROCESO DE DESINTEGRACIÓN EN FORMA CONTINUA ANTERIORMENTE 47 2.4.1. Alimentación 47

2.4.2. Evacuación permanente pos la bomba 4101J 50

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2.5. PROCESO DE DESINTEGRACIÓN EN FORMA DISCONTINUA ANTERIORMENTE 54 2.5.1. Alimentación 54 2.5.2. Trituración 55 2.5.3. Vaciado 56 2.6. ESTADO ACTUAL DEL PROCESO DE DESINTEGRACIÓN DE FIBRA LARGA IMPORTADA 56 2.6.1. Llenado 57

2.6.2. Introducción de pacas de fibra larga importada 64 2.6.3. Desintegración 66 2.6.4. Obtención de consistencia 69 2.6.5. Vaciado 76 2.7. CONCLUSIÓN DEL CAPÍTULO 82 3. IMPLEMENTACIÓN DEL MÉTODO DE INGENIERÍA CONCURRENTE PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE DESINTEGRACIÓN 83 3.1. PLANTEAMIENTO DE LA MISIÓN 83

3.1.1. Descripción del producto 83

3.1.2. Principales objetivos de marketing 83 3.1.3. Mercado primario 83 3.1.4. Mercado secundario 83 3.1.5. Premisas y restricciones 84 3.1.6. Partes implicadas 84 3.2. NECESIDADES DE LA EMPRESA 85

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3.3. ESPECIFICACIÓN DE MÉTRICAS Y SUS UNIDADES 87 3.4. BENCHMARKING 89 3.5. EVALUAR EN MEDIDAS LOS PRODUCTOS DE LOS COMPETIDORES 91 3.6. ASOCIACIÓN DE LOS VALORES MARGINALES Y IDEALES 92

3.7. DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL 93 3.7.1. Descomposición de sub problemas 94

3.8. BÚSQUEDA EXTERNA 95

3.8.1. Implementación del “PLC” 95

3.8.2. Tecnología dispuesta en el mercado 96 3.9. BÚSQUEDA INTERNA 97 3.9.1. Método 97

3.9.2. Antecedentes de dispositivos ya implementados 97 3.9.3. Red de control 98 3.10. GENERAR CONCEPTOS DE SOLUCIÓN 98

3.11. COMBINACIÓN DE CONCEPTOS 102 3.12. SELECCIÓN DE CONCEPTOS 108 3.12.1. Evaluación de conceptos según la referencia 108

3.12.2. Calificación de conceptos 109 3.13. DISEÑO DETALLADO 111

3.14. PROTOTIPADO 111 3.15. CONCLUSIÓN DEL CAPITULO 111

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4. PROPONER LAS ESTRATEGIAS DE CONTROL DETALLADO PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO 112 4.1. IMPLEMENTACIÓN DE NORMAS Y ESTUDIO DE VIABILIDAD TÉCNICA 112 4.2. ESTUDIO DE PROVEEDORES ACTUALES 114

4.3. VERIFICAR LA INGENIERÍA DEL DETALLE PARA POSIBLES CAMBIOS 114 4.4. CONCLUSIÓN DEL CAPITULO 115 5. GENERACIÓN DE ALGORITMOS DE PROGRAMACIÓN Y PLANOS DEL PROCESO AUTOMATIZADO 116 5.1. MANEJO DE PROGRAMAS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL DISEÑO 116 5.2. PLANOS DE LA ESTRATEGIA DE CONTROL DE LA SECCIÓN 41 EN PROPAL S.A – PLANTA 2 116 5.3. CALCULO DE OBTENCIÓN DE CONSISTENCIA 119 5.4. CONCLUSIÓN DEL CAPÍTULO 121 6. IMPLEMENTACIÓN DEL “HMI” EN LA SECCIÓN 41 DE PROPAL S.A – PLANTA 2 (MANUAL DE USUARIO) 122 6.1. CONVENCIONES PARA LOS MANDOS SOBRE EL “HMI” 122

6.2. ANÁLISIS DEL MENÚ PRINCIPAL DE LAS PANTALLAS 1 Y 2 DEL “HMI” 128 6.2.1. Entrega de turno 128 6.2.2. Bloquear pantallas 130 6.2.3. Alarmas 130 6.2.4. Ejemplo de activación de alarma 131 6.2.5. Historial 131

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6.2.6. Preparación 133 6.2.7. Monitoreo 136 6.2.8. Simulación 137 6.2.9. Ver valores de medición de los instrumentos 138 6.2.10. Ver valores de medición cuando se trabaja en modo continuo 138 6.2.11. Ver valores de medición cuando se trabaja en modo Discontinuo 139 6.3. TRABAJO EN MODO CONTINUO 140

6.3.1. Análisis de la pantalla 1 de la figura 55-a 140

6.3.2. Análisis de la pantalla 2 de la figura 55-b 142 6.4. TRABAJO EN MODO DISCONTINUO 143 6.4.1. Análisis de la pantalla 1 figura 56-a 143 6.4.2. Análisis de la pantalla 2 figura 56-b 145 6.5. ANÁLISIS DE MODO DE LAVADO 146 6.6. ACCIÓN EN CASO DE NIVELES DE CONSISTENCIA ALTO O BAJO 146 6.7. CONCLUSIÓN DEL CAPITULO 147

7. CONCLUSIONES 148

BIBLIOGRAFÍA 150 ANEXOS 152

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LISTA DE TABLAS

Pág. Tabla 1. Características de la materia prima con la que trabaja el Hydrapulper 32 Tabla 2. Estado actual del funcionamiento de la instrumentación en el área de desempacado 33 Tabla 3. Estado mecánico, eléctrico y neumático actual de los elementos de área de desempacado 34 Tabla 4. Características de los pistones 38 Tabla 5. Características de los micros switchs 39 Tabla 6. Características de los elementos que transportan la materia prima 42 Tabla 7. Indicadores de producción originales del diseño del proceso 46 Tabla 8. Enclavamientos relacionados con el proceso de alimentación 49 Tabla 9. Características de los elementos en continuo 50 Tabla 10. Enclavamiento de la válvula HV019 51 Tabla 11. Enclavamiento de la bomba 4101J 51 Tabla 12. Enclavamiento del transmisor de consistencia 52 Tabla 13. Enclavamientos relacionados con NA021 52 Tabla 14. Enclavamientos relacionados con la válvula HV022 53 Tabla 15. Enclavamientos relacionados con la válvula YV024 54 Tabla 16. Enclavamiento relacionado con la bomba 4331J 55 Tabla 17. Enclavamiento relacionado con válvula HV020 55 Tabla 18. Funcionalidad de los enclavamientos actualmente (Julio 2007) 57

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Tabla 19. Estado mecánico, eléctrico y neumático de los elementos del proceso de llenado 58 Tabla 20. Características del motor bomba 4331J 60 Tabla 21. Características de transmisor de nivel 61 Tabla 22. Datos de calibración del transmisor de nivel en Propal S.A – Planta 2 62 Tabla 23. Datos de calibraciones del convertidor PI en Propal S.A – Planta 2 63 Tabla 24. Funcionamiento de los enclavamientos en la introducción de pacas de fibra larga importada 64 Tabla 25. Características de los elementos actuales 65 Tabla 26. Existencia de enclavamientos en el proceso de trituración 67 Tabla 27. Características de motor 4101HM 67 Tabla 28. Enclavamientos actuales del motor 4101HM 69 Tabla 29. Enclavamientos originales en el proceso de obtención de Consistencia 70 Tabla 30. Estado del elemento mecánico, eléctrico y neumático 71 Tabla 31. Características del motor bomba 4101J 74 Tabla 32. Destinos de cada material y sus respectivas válvulas 78 Tabla 33. Planteamiento de las necesidades 85 Tabla 34. Planteamiento de las necesidades enumeradas 86 Tabla 35. Métricas con sus respectivas unidades 88 Tabla 36. Relación de las meticas con su respectiva necesidad 88 Tabla 37. Benchmarking 90

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Tabla 38. Valores entre los competidores 92 Tabla 39. Identificación de los valores marginales e ideales 92 Tabla 40. Comparación del sistema actual y sistema programable 96 Tabla 41. Matriz de tamizaje 109 Tabla 42. Escala del significado de la calificación 109 Tabla 43. Matriz de puntuación de concepto 110 Tabla 44. Símbolos que indican la posición de montaje en que se encuentra el instrumento 113 Tabla 45. Índice de letras 113 Tabla 46. Significados de colores del “P&ID” 115 Tabla 47. Significado de símbolos utilizados en los planos lógicos 119

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LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Caña de azúcar 28 Figura 2. Planta de pulpa Propal - Planta 2 28 Figura 3. Presentación de la fibra larga importada 29 Figura 4. Malla de formación de la hoja de papel 29 Figura 5. Jumbos de papel 30 Figura 6. Diagrama “P&ID” original del área del volcador actual de la sección de transporte 33 Figura 7. “P&ID” actualmente del área de desempacado y transporte 35 Figura 8. (a) Plataforma, (b) Desapilado de la columna de fibra larga 36 Figura 9. Bosquejo de la plataforma diseñada 36 Figura 10. Rodillos 37 Figura 11. Frenado de pacas 37 Figura 12. Volcador 38 Figura 13. Transportador de cadenas 39 Figura 14. Foto celdas 40 Figura 15. Transportador de cangilones 41 Figura 16. Broke 41 Figura 17. “P&ID” original de Propal S.A – Planta 2 45 Figura 18. “P&ID” de llenado actual 58

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Figura 19. Bomba 4331J 59 Figura 20. Válvula HV020 61 Figura 21. Transmisor de nivel y convertidor PI 63 Figura 22. Indicador de nivel 64 Figura 23. “P&ID” de control de la introducción de pacas 65 Figura 24. “P&ID” actual de trituración 67 Figura 25. Desintegrador 68 Figura 26. Motor 4101HM 68 Figura 27. Bomba de lubricación 69 Figura 28. “P&ID” actual del análisis de consistencia 70 Figura 29. Válvula 41NV019 72 Figura 30. Pulmón de aire 72 Figura 31. Válvula HV018 73 Figura 32. Controlador indicador manual de apertura de la válvula HV018 73 Figura 33. Motor bomba 4101J 74 Figura 34. Indicador de corriente de la motor bomba 4101J 75 Figura 35. Transmisor de consistencia 75 Figura 36. Válvula YV024 76 Figura 37. “P&ID” actual del vaciado de la fibra larga 77 Figura 38. Válvula HV022B 79 Figura 39. Válvula 41HV037D 79 Figura 40. Válvula 41HV037B 86

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Figura 41. Válvula 41HV037C 80 Figura 42. Válvula 41HV037A 81 Figura 43. Válvulas manuales 81 Figura 44. Porcentaje de uso de la instrumentación en la sección 41 82 Figura 45. Los hydrapulper de los competidores 89 Figura 46. Diagrama de la caja negra 94 Figura 47. Diagrama de la descomposición funcional 95 Figura 48. Panel de control del hydrapulper 97 Figura 49. Red de control de Propal S.A – Planta 2 98 Figura 50. Árbol de clasificaciones 100 Figura 51. Diagrama de combinación de conceptos 103 Figura 52. “P&ID” automatizado de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2 118 Figura 53. Grafica de caudal Vs consistencia 121 Figura 54-a. Pantalla 1 “HMI” en modo continuo 123 Figura 54-b. Pantalla 2 “HMI” en modo continuo 124 Figura 55-a. Pantalla 1 “HMI” en modo discontinuo 125 Figura 55-b Pantalla 2 “HMI” en modo discontinuo 126 Figura 56. Indicación de estado activo de los dispositivos de las pantallas 1 y 2 127 Figura 57. Indicación de estado de los dispositivos de las pantallas 1 y 2 127 Figura 58. Pantalla “HMI” para la entregar o recibir turno 129 Figura 59. Pantalla de advertencia de selección de recibir o entrega 129

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Figura 60. Pantalla de advertencia de datos incorrectos 129 Figura 61. Mensaje de desbloqueo de pantallas 130 Figura 62. Pantalla de alarmas en reposo 130 Figura 63. Ejemplo de alarmas 131 Figura 64. Pantalla de selección de historial 131 Figura 65. Pantalla del historial de pacas de fibra larga importada y pulpa producida 132 Figura 66. Pantalla de historial de turnos 132 Figura 67. Pantalla de selección para editar valores 133 Figura 68. Pantalla para editar porcentaje de consistencia 134 Figura 69. Pantalla para editar numero de pacas por bache 134 Figura 70. Pantalla para editar tiempo de desintegración para la recirculación 135 Figura 71. Pantalla para editar el tiempo de obtención de consistencia para el vaciado 136 Figura 72. Estado de los elementos en reposo de las pantallas principales 137 Figura 73. Simulación de evacuación de pulpa al tanque 4103S 137 Figura 74. Valores de medición en modo continuo 138 Figura 75. Valores de medición en modo discontinuo 139 Figura 76. “HMI” mensaje de advertencia que la línea está limpia 140 Figura 77. “HMI” mensaje de advertencia para seleccionar modo de trabajo 141 Figura 78. Modo de selección de tanque de vaciado 143

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LISTA DE ANEXOS

Pág.

Anexo A. Normas de obtener el porcentaje de consistencia en Propal S.A 152 Anexo B. Hydrapulper 154 Anexo C. Bomba de aguas 155 Anexo D. Válvula mariposa 157 Anexo F. Válvula de compuerta 158 Anexo G. Hydrapulper marca guangzhou hghy pulp molding guangzhou hghy pulp molding 161 Anexo H. Hydrapulper SHINE 163 Anexo I. Transmisores de consistencia 164 Anexo J. Flujometro 167 Anexo K. Estructura espina de pascado 168 Anexo L. Metodología 169 Anexo M. Cronograma 171 Anexo N. Planos lógicos diseñados 174 Anexo O. Esquema de cadena diseñado 195 Anexo P. Esquema tipo diseñado 210 Anexo Q. Formato IFAC 216 Anexo R. P&ID diseñado por el estudiante en la sección 41 de de Propal S.A – Planta 2 224

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GLOSARIO

ACUOSO: sustancia diluida en agua, aparentemente espeso. AGUAS BLANCAS: también conocida como agua industrial utilizada para la desintegración de la fibra larga importada, está a su vez tienen componentes químicos disueltos. ALGORITMO: calculo algebraico o matemático. BAGAZO: materia prima para la fabricación de papel. BROKE: material desintegrado y reutilizable para la fabricación de papel. BACHE: termino de la industria papelera para indicar que la fibra larga importada en medio acuoso se encuentra lista. CANGILONES: transportador metálico con paletas soldadas, la cual facilita el transporte de cualquier material suave evitando la ruptura del mismo. CREUSOT LOIRE ENTREPRISES: empresa francesa encargada del montaje original de Propal S.A – Planta 2. COCCIÓN: proceso de eliminación de lignina. COMPUERTA: elemento físico de las válvulas de tipo compuerta que impiden el paso de los líquidos a transportar. DESMENUZADO: proceso de limpieza al bagazo de la caña de azúcar. DESINTEGRACIÓN: se trata de la puesta en suspensión de las fibras en agua, operación que se realiza en los desintegradores (hydrapulper). DESGOTE: es la característica física que tiene el papel ante la resistencia de dobles. DIGESTORES: sistemas de limpieza a la caña por medio de la rotación de tanques. DESAPILADO: es la operación de ubicar una columna conformada por cuatro pacas de fibra larga importada en los rodillos para finalizar en el volcador.

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DISTURBIOS: agente físico, ajeno al proceso y aleatorio, la cual afecta a la variable controlada. DISCO: elemento primario de las válvulas para efectuar un cierre hermético. DESPASTILLADOR: elemento que ayuda a que la desintegración o trituración sea más eficiente. ENCLAVAMIENTOS: en cuando una operación para o empieza cuando se cumplen una serie de reglas o incumplen. ENCASTRADO: empaque o sello incrustado en la pieza para evitar que se deslice o filtre líquidos. FILTRO: elemento para eliminar suciedades a líquidos, vapores, aire, etc. GRIFO: elemento para cerrar o abrir el paso de algún material sea agua, vapor, aire, etc. HYDRAPULPER: tanque encargado de desintegrar o triturar la fibra larga importada por medio de un rotor con cuchillas. HMI: es la interface que tiene hombre (operario) con la maquina (proceso). HOMOGENEIDAD: sinónimo de igualdad. LIGNINA: sustancia que da a la caña el color café y es perjudicial en la fabricación de papel. LWC: termino en la industria papelera a papeles esmaltados de bajo gramaje para revistas. MODO CONTINUO: se entiende como él trabaja en automático. MODO DISCONTINUO: se entiende como trabajar paso a paso (manual). MANÓMETRO: instrumento para indicar mediciones y conocer el valor especifico. PURGA: proceso de eliminación de aire en las tuberías de líquidos. PLC: controlador lógico programable. P&ID: diagramas de procesos industriales.

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PROGRAMACIÓN: lenguaje lógico. REFINADORES: elementos con discos que perfeccionan el proceso de desintegración de la fibra larga importada. ROTOR: elemento encargado para transmitir movimiento al desintegrador. SAMA: Scientific Apparatus Makers Associoation. TRITURACIÓN: sinónimo de desintegración. VÁLVULAS TELEGUIADAS: modo de asignación de una serie de válvulas que trabajan de distintas formas. VIRUTAS: suciedades de diferentes materiales que empeoran el funcionamiento de un instrumento. WOODFREE: termino conocido por la industria papelera a los productos que no contienen lignina.

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RESUMEN

La presentación de mi proyecto de grado titulada implementación del método de diseño mecatrónico para el estudio de la optimización del sistema de preparación de fibra larga importada Propal S.A– Planta 2, se llevo a cabo en la ciudad de Santiago de Cali con la cooperación de PROPAL S.A – PLANTA 2 en la sección 41 (desintegración). Con el estudio del proceso de desintegración de fibra larga importada se logra un análisis minucioso de la instrumentación, métodos, estrategia, etc. Dando como resultado: • Una propuesta de cambiar o remplazar los elementos de medición y control brindando una tecnología más avanzada al proceso.

• Implementación del método de ingeniería concurrente. • Una nueva estrategia de control con la posibilidad de trabajar en forma continua o discontinua y a su vez brindando una estandarización del producto terminado (fibra larga importada en medio acuoso con una consistencia requerida).

• La implementación de nuevos métodos de manejo del proceso a los operario de la sección 41 con la implementación del “HMI”. Al finiquitar el estudio se encontraron las ventajas de la estandarización del proceso de la sección 41 de Propal S.A – planta 2 como son la mejora en los tiempos (producción) y calidad del producto (pulpa) obteniendo un proceso continuo aguas abajo. Todo el estudio se realizó con base al método aprendido en diseño Mecatrónico con la implementación de la ingeniería concurrente dando la posibilidad de tener el mejor análisis.

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INTRODUCCIÓN Productora de papel S.A - Propal ubicada en Guachené (Cauca) vía Puerto Tejada - Ingenio La Cabaña tiene como objetivo la fabricación de papel de alta calidad y óptimo desempeño, aplicando las nuevas tecnologías y desarrollos de la industria papelera mundial, desde 1957 bajo la razón social de Pulpa y Papeles Colombianos, PULPACO ha estado implementado un enorme cambio con fin de tener una de las plantas más modernas de América Latina. El papel fabricado a partir de la fibra de caña de azúcar está catalogado internacionalmente como "Amigo de la Naturaleza", por lo que su materia prima es el bagazo de caña, sub-producto de la industria azucarera renovable en cortos períodos de tiempo. Mediante el proceso de elaboración de papel con esta fibra natural se reducen los desechos sólidos y se produce un papel fino, biodegradable y reciclable obteniendo una calidad en el papel y beneficios ecológicos por la utilización de la fibra de caña de azúcar, recurso alternativo de mayor demanda en el mundo. En Propal S.A – Planta 2 existe la sección 41 donde su única función y más importante es la transformación de las pacas de fibra larga importada y compactadas en una suspensión homogénea de fibras (pulpa) en medio acuoso con una consistencia deseada, proceso realizado por el desintegrador, desde hace mas de 20 años, hoy en día el método de desintegración de la fibra larga importada es el mismo pero ha evolucionado su tecnología con la implementación de medidores, actuadores, controladores, indicadores, etc. logrando una optimización en el proceso. Con los métodos aprendidos de diseño mecatrónico se buscaron las necesidades de mayor importancia para al cliente (Propal S.A – Planta 2) logrando el estudio para la estandarización del sistema de preparación de fibra larga importada mediante una serie de pasos, como la investigación teórica y practicas realizadas en el campo de con alcances significativos llegando a obtener un estudio listo para un cambio o montaje del proceso siendo este el límite del proyecto. La implementación del método de ingeniería concurrente ofreció un impacto sorprendente en el proceso de preparación de fibra larga importada logrando tener una producción continua, previniendo al operario de alguna lesión personal, mejoramiento aguas abajo, consiguiendo de que Propal – Planta 2 tenga una producción de papel sin percances.

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Para el planteamiento del problema se define que en la sección 41 de Propal S.A – Planta 2 los operarios del hydrapulpers son los responsables de obtener la consistencia entre 4.5% y 5.0% sin una estrategia de control automática, por lo que se genera un estudio para la estandarización del porcentaje de consistencia con la implementación del método de ingeniería concurrente. En la sección 41 se plantearon los problemas que interfieren en la obtención de una consistencia estandarizada con ayuda del diagrama de causa y efecto o espina de pescado método utilizado por Propal S.A. En el anexo 9 se observa la estructura de la espina de pescado [3] y en la tabla 0 las causas de la no obtención de consistencia estandarizada. Los objetivos específicos del proyecto son los siguiente: • Realización del estudio del proceso de la fabricación del papel. • Establecer un diagnóstico técnico detallado de toda la instrumentación del proceso (mecánica, eléctrico, electrónico, hidráulico, neumático y estrategias de control actuales). • Implementación el método de ingeniería concurrente para la optimización del control de proceso. • Proponer las estrategias de control detallado para la optimización del proceso. • Generación de algoritmos de programación y planos de proceso actualizados. • Elaborar el manual de usuario para mantenimiento y operario. • Elaborar un artículo en formato IFAC sobre la implementación del método de diseño Mecatrónico para el estudio de la optimización del sistema de preparación de fibra larga de Propal - Planta 2.

Casi todo lo que se hace, o se deja de hacer, en control de procesos afecta a la calidad debido que el "control de procesos" es el conjunto de conocimientos, métodos, herramientas, tecnologías, aparatos y experiencia que se necesitaron para medir y regular automáticamente las variables que afectan en el procesos de producción, logrando una optimización en cuanto a mejoras del control, productividad, calidad, seguridad y otros criterios.

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En el estudio se utilizaron los conceptos básicos de control de procesos, con el fin de obtener todas las variables de operación en el rango o estado deseado como son: caudal, flujos, consistencia, nivel, posiciones, etc. Con la realización del estudio de la sección 41 se realizó un levantamiento de plano con la implantación de la simbología según la norma ISA S5.1 – S5.3 y un desarrollo de ingeniería “HMI” que permite una simbología estandarizada al sistema permitiendo la creación de símbolos globales que representan elementos de control de proceso previamente establecidos en el desarrollo del programa. La edición de un símbolo global debe de propagar automáticamente el cambio a todas las instancias de la aplicación.

Las normas y pruebas de la industria papelera está regida con normas de estandarización ISO ICS 85 (Tecnología del Papel) y de esta se despliega otras, como la TAPPI (Technical Association for the Pulp, Paper, and Converting Industry) por lo que cuenta con la norma T-240 que establece los procedimientos de obtención de consistencia y Propal - Planta 2 trabaja con su propia norma de determinación de consistencia la # 992030065 basada en la T-240.

Existen pruebas como la UNE 57-021. Parte: 2, 3, 4, 5 ISO 9184 – Parte 1. (Composición fibrosa), como anteriormente Propal - Planta 2 también tiene su propia norma para determinar el grado de drenabilidad de la pulpa “freenes” cuyo número es la #992040308. El hydrapulper es un tanque cilíndrico revestido en acero inoxidable con capacidad de 35 3m de agua, con un desintegrador en acero inoxidable de muy gran alcance en el fondo que desintegra con agua industrial o blanca la fibra larga importada o broke en pedazos pequeños y es filtrada por medio de una reja metálica perforada en el fondo de la tina, la masa de la pulpa creada comienza a parecer en una especie de sustancia espesa iniciando el proceso de desintegración y logrando una homogeneidad con ayuda de un sistema de recirculación, cuando el operario reconoce que ha transcurrido el tiempo estipulado y obtenido una consistencia adecuada el proceso de desintegración esta completado y se procede a la evacuación con ayuda de bombas la pulpa siempre y cuando el tanque receptor (4103S) con capacidad de 125 3m se encuentre con un nivel adecuado para recibir el bache de pulpa. En el mercado existen muchos tipos de hydrapulpers por lo que anteriormente se llamaban pulpeadores y eran básicamente implementos para desmenuzar solamente, pero hoy en día existe con una serie de válvulas de filtrado, limpieza, etc. Dándole un mejor uso y cumplimientos con los estándares de producción. Se le atribuye el invento del pulpeador al señor Edwin Cowles en 1939 desde entonces existen muchos tipos de hydrapulper.

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Se le atribuye el invento en 1989 del sistema de hydrapulper para el reciclaje del papel o desintegración al señor Larry D. Markham con la patente #4816117. Los ingenieros mecatrónicos Marco Quintero Tafur y Luís Carlos Cedeño Henao en el 2005 realizaron una tesis del “Diseño de una estandarización de porcentaje de drenaje en línea para pulpa y papel” en Propal – Planta 2. El principal beneficio de la sección 41 de Propal – Planta 2 es la estandarización del proceso de preparación de fibra larga importada para obtener una refinación estable de la fibra larga y cumplir con la calidad del papel. Se asegura implementar un diseño que permita la estandarización en la preparación de fibra larga importada evitando cambios en cada preparación ya sea por el suministro de pacas, tiempo de preparación o una cantidad de agua, con el fin de dar al papel una mejor calidad sin cambiar sus propiedades. Existe otra razón muy importante que es prevenir lesiones al operario del hydrapulper por el continuo movimiento con la implementación de una interface gráfica. La metodología se puede observar en el anexo 11 y el cronograma en el anexo 12.

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1. ESTUDIO DEL PROCESO DE LA FABRICACIÓN DEL PAPEL

1.1 INVESTIGACIÓN TEÓRICA DEL PROCESO DEL PAPEL La fabricación del papel data de hace muchos años (105 d.C), utilizando como materia prima fibras vegetales, fibras de bambú, morena, la cascaras de nuez (triturada), corteza de algún árbol (triturada), etc. Esta composición es mezclada en agua y colocada en una tela fina para luego ser secada, dando formación a una capa muy delgada llamada papel que ha estado en constante evolución. 1.2 INVESTIGACIÓN DEL PROCESO EN OTRAS EMPRESAS La fabricación de papel en otras empresas es muy similar al de Propal, por lo que cuenta con un sistema de hydrapulper pero sus métodos, materia prima y tiempos son diferentes por lo que producen otros tipos de papel y muchas veces utilizan papel para desintegrarlo (reciclaje), la investigación del proceso de otras empresas es insuficiente ya que no permiten dar información por cuestiones de seguridad. 1.3 CONOCER EL PROCESO DE FABRICACIÓN DEL PAPEL EN PROPAL

Propal S.A es el único productor en Colombia de papeles para imprenta, escritura y oficina que utiliza la fibra de la caña de azúcar como principal materia prima. El proceso de fabricación se describir así [19]: Una vez los ingenios azucareros recolectan y prensan el bagazo de la caña de azúcar, esta es transportada a Propal S.A para iniciar el proceso de desmenuzado y lavado en la planta de fibras, garantizando así, la obtención de una fibra de bagazo limpia y lista para la conversión a pulpa, gracias a la ubicación geográfica el Valle del Cauca se puede cosechar durante todo el año caña de azúcar como se observa en la figura 1. Logrando un permanente suministro de fibra para Propal S.A – Planta 2.

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Figura 1. Caña de azúcar

Cuando la fibra pre-tratada entra en la planta de pulpa, es sometida a un proceso de cocción con soda cáustica y vapor a alta presión y temperatura, conocido como "proceso a la soda", el más limpio de todos los procesos de pulpeo, su finalidad es eliminar parte de la lignina contenida en la fibra de caña de azúcar, proceso que es realizado por los digestores continuos.

De aquí pasan a la planta de blanqueo (figura 2) donde su función principal es retirar toda la lignina residual que le confiere el color café a la pulpa, lo cual se logra paulatinamente a lo largo del proceso de blanqueo gracias a la reacción química que ocurre en cada una de las torres de retención y a un posterior lavado por filtración para eliminar los productos de cada reacción.

Mediante estos procesos químicos de digestión y blanqueo se obtiene la pulpa para producir papeles "Woodfree", término con el que en la industria papelera se conocen como aquellos productos que no contienen lignina, a diferencia de los que provienen de un proceso de pulpeo mecánico, tales como los papeles tipo periódico y “LWC” (esmaltados de bajo gramaje para revistas). Figura 2. Planta de pulpa Propal S.A - Planta 2

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Ahora se tiene otra materia prima para la fabricación del papel como es la fibra larga importada (figura 3) encargada de darles al papel la blancura, resistencia mecánica y otras características. Figura 3. Presentación de la fibra larga importada

La fibra larga importada que aparece en la figura 3 es procesada por el desintegrador 4101H para luego se llevada a un tanque de almacenamiento y enviarla a los refinadores de disco encargados de deshacer los pequeños grumos fibrosos de pulpa (desfibración), como también el adicionamiento de los componentes necesarios para darle a la hoja de papel una buena blancura, resistencia mecánica, desgote, homogeneidad, etc. Al tener la fibra larga importada en una consistencia adecuada, son índices de que la pulpa en medio acuoso se encuentra en optimas condiciones para ser llevada a la malla de formación (figura 4) y empezar el proceso de fabricar la hoja de papel de aquí es transporta mediante la malla a través de dos grupos de cilindros de metal liso que sirven para prensar las dos superficies de la hoja de papel. Figura 4. Malla de formación de la hoja de papel

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Una vez alisado, se pasa por una serie de rodillos calientes que completan el secado, luego por otros fríos y lisos que prensan el material proporcionándole un brillo satinado. Posteriormente, se enrolla en bobinas (figura 5) para después ajustarlo al tamaño necesario y ser empleado en un uso específico como libro, cuadernos, resmas, etc. Figura 5. Jumbos de papel

1.4 CONCLUSIÓN DEL CAPÍTULO

Con el estudio el origen y evolución del papel en el mundo se demuestra que es un artículo que ha servido por mucho tiempo a la humanidad y su proceso de mejoramiento está ligado a los avances tecnológicos de dicho producto, permitiendo mejorar la calidad.

Con la investigación del proceso en otras empresas se concluye que Propal S.A se destaca en el mercado por la calidad de su producto y su bajo impacto en el ambiente por la utilización de los desechos naturales en los ingenios azucareros con la reutilización de la fibra de caña.

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2. ESTABLECER UN DIAGNOSTICO DETALLADO DE TODA LA INSTRUMENTACIÓN DEL PROCESO (MECÁNICO, ELÉCTRICO,

ELECTRÓNICO, HIDRÁULICO, NEUMÁTICO Y ESTRATEGIAS DE CONTROL ACTUALES) [16]

2.1. CONOCIMIENTO DE LAS NORMAS IMPLEMENTADAS EN PROPAL S.A – PLANTA 2

Las industrias hoy en día implementan normas en sus procesos industriales para buscar un mejoramiento continuo de la calidad, seguridad y eficiencia. Por esta circunstancia Propal S.A – Planta 2 trabaja en algunas áreas bajo normas como la “ISA” (Instrument Society of America) encargada de establecer un medio uniforme de designación de los instrumentos y sistemas de medición para el control, esto es posible mediante la implementación de diagramas de flujo “P&ID”, igualmente la “TAPPI” (Technical Association for the Pulp, Paper, and Converting Industry) [17]siendo una sociedad de científicos e ingenieros del papel para ofrecer soluciones técnicas y normas en la industria papelera. Propal S.A – Planta 2, cuenta con un departamento técnico encargado de obtener las muestras para ser estudiadas y realizar una serie de pruebas; como se enuncian a continuación, los pasos que son realizados se hacen con el fin de obtener el porcentaje de consistencia: Estos pasos esta regidos por la norma “TAPPI” No. T-240 1994/1995 [ver anexo 1]

• Paso 1: obtener una muestra de la pulpa en medio acuoso con ayuda de una jarra plástica en el tanque del hydrapulper. • Paso 2: Peso el papel de filtro AHLSTROM #615 o equivalentes para tenerlo en cuenta. • Paso 3: Tomo un vaso metálico de 100 ml para introducir una pequeña cantidad de la muestra extraída del taque del hydrapulper, antes de llenar el vaso metálico de 100 ml, mezclo la muestra que se encuentra en la jarra para ser homogenizada. • Paso 4: Tomo una probeta y se llena con una cantidad deseada de agua, para luego introducir el contenido del vaso metálico de 100 ml en la probeta. • Paso 5: Ubico el papel de filtro AHLSTROM #615 en el plato de porcelana perforado para verter la muestra, dejando que se filtre toda el agua, finalizando

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• este proceso se lleva el papel de filtro con la pulpa retenida a la estufa para ser secado por completo. • Paso 6: Peso el papel de filtro AHLSTROM #615 con la pulpa, percatándome de que se encuentre completamente seca. • Paso 7: Fórmula para obtener la consistencia:

2.2. ÁREAS INVOLUCRADAS AL HYDRAPULPER

2.2.1. Estudio detallado de la instrumentación en el desempacado de la fibra larga importada. El área de desempacado es de suma importancia por ser la encargada de la eliminación de los alambres de las pacas de fibra larga importada y del transporte de material hasta el tanque del hydrapulper. En la tabla 1 se encuentran las características de la materia prima con que se trabaja. Tabla 1. Características de la materia prima con que trabaja el hydrapulper

Material Sequedad Peso Dimensiones cm Origen Fibra larga importada

90% 200Kg a 250Kg

90x90x60 Importada

Broke 40% 800Kg a 1000Kg

90x90x200 Sección 31 de Propal S.A

Pulpa mecánica

20% 800 Kg 90x90x200 Propal S.A – Planta 2

En la tabla 2 se encuentra el estado actual de los instrumentos con respecto al funcionamiento y en la tabla 3 se verifica su estado actual de existencia con relación al plano “P&ID” figura 6.

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Tabla 2. Estado actual del funcionamiento de la instrumentación en el área de desempacado

Área componente Estado Frenado Pistón 1 Funcionando

Pistón 1 Funcionando Pistón 2 Funcionando Pistón 3 Funcionando Pistón 4 Funcionando

Micro switch 1 Funcionando Micro switch 2 Funcionando Micro switch 3 Funcionando Micro switch 4 Funcionando

Volcador

Micro switch 5 Funcionando Motor reductor 1 Funcionando Motor reductor 2 Funcionando

Fotocelda 1 Funcionando Fotocelda 2 Funcionando

transporte de las

pacas de fibra larga

Fotocelda 3 No existe

En el área de desempacado existe el “P&ID” origina de Propal S.A – Planta 2 recogiendo muy poca información para su evaluación (figura 6). Por lo que se realiza una inspección física en el campo de trabajo para un mejor análisis con el “P&ID” actual (figura 7). Figura 6. “P&ID” original del área de desempacado

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Tabla 3. Estado mecánico, eléctrico y neumático actual de los elementos del área de desempacado

Área Componente Estado mecánico

Estado eléctrico

Estado neumático

Frenado Pistón 1 Excelente N.A. Excelente Pistón 1 Excelente N.A. Excelente Pistón 2 Excelente N.A. Excelente Pistón 3 Excelente N.A. Excelente Pistón 4 Excelente N.A. Excelente

Micro switch 1 Regular N.A. Bueno Micro switch 2 Regular N.A. Bueno Micro switch 3 Regular N.A. Bueno Micro switch 4 Regular N.A. Bueno

Volcador

Micro switch 5 Bueno N.A. Bueno Motor reductor 1 Excelente Bueno N.A. Motor reductor 2 Bueno Excelente N.A.

Fotocelda 1 Regular Excelente N.A. Fotocelda 2 Regular Excelente N.A. Fotocelda 3 No existe No existe No existe

Rodillos Regular N.A. N.A. Transportador de cadenas

Bueno N.A N.A.

Transporte de la fibra

larga importada

Transportador de cangilones

Bueno N.A N.A

En la tabla 3 se asigno una calificación a cada elemento respecto a una verificación física en el campo de trabajo para conocer su estado. Significado de cada una de las calificaciones: • No existe: Es la calificación al componente el cual no tiene existencia física. • N.A: Su significado es no aplica, indicando que el componente no tiene partes implicadas respecto a su estado mecánico, eléctrico o neumático. Nota: El estado hidráulico no aplica en este proceso. • Malo: Es la calificación del componente cuando trabaja, pero presentando constantes problemas al proceso y operario, anunciando un cambio. • Regular: Es la calificación del componente cuando trabaja en un estado adecuado pero presenta fallas ocasionalmente 4 veces a la semana impidiendo un trabajo continuo, anunciando que se realice un mantenimiento.

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• Bueno: Es la calificación del componente cuando trabaja en condiciones estables, pero con la necesidad de tener modificaciones o mantenimiento, para cumplir con el trabajo a realizar en el proceso. • Excelente: Es la calificación del componente cuando trabaja en perfectas condiciones sin presentar problemas en el proceso.

El objetivo principal de esta área en la sección 41 (Desintegración) es el transporte ágil y eliminación de los alambres de las pacas de fibra larga importada. El “P&ID” que se muestra en la figura 6 fue realizado en el año de 1983 por la compañía francesa CREUSOT LOIRE ENTREPRISES, no consecuente con el plano de diseño actualmente, para esto se realiza un levantamiento de planos “P&ID” (figura 7). Cumpliendo con la Norma ISA S5.1 - S5.3 [9], a continuación se detalla el funcionamiento y posibles síntomas del proceso.

Figura 7. “P&ID” actualmente del área de desempacado y transporte

En el proceso de desapilado, la plataforma fija de la figura 8 (a) sirve para ubicar las pacas de fibra larga importada aunque no es el más apropiado para el desapilado de la columna conformada por 4 pacas por la constante utilización de la grúa de uñas como se observa en la figura 8-b por lo que se diseña una plataforma (figura 9) con facilidad de desapilar las 4 pacas, sin la utilización de la grúa obteniendo un proceso continuo.

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Figura 8. (a) Plataforma, (b) Desapilado de la columna de fibra larga importada

(a) (b)

Figura 9. Bosquejo de la plataforma a diseñar

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Los rodillos de la figura 10 con un ángulo de o20 de caída cumple la función del deslizamiento por gravedad de las pacas de fibra larga importada hasta el volcador y transportador de cangilones. Actualmente presenta fallas continuas de frenado en alguno de sus rodillos por falta del mantenimiento mecánico (lubricación) a los rodamientos, exponiendo al operario a sufrir alguna lesión personal, diagnostico realizado en septiembre del 2007. Figura 10. Rodillos

El sistema de frenado de las pacas de fibra larga importada o tope de compuerta (figura 11) no presenta problemas mecánicos, este sistema lo conforma un pistón que frena una serie de rodillos que obstaculiza el paso de la paca, siendo una operación manual por medio de una válvula neumática, se recomienda la instalación de un sensor de proximidad o fotocelda para saber cuándo activar el pistón y así frenar la paca de fibra larga importada de forma automática. Figura 11. Frenado de pacas

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El volcador (figura 12), sistema que puede ser operado de forma manual o automática con un control secuencial que cumple una serie de enclavamientos, la opción de operación manual es activada solo cuando el operario tiene problemas de atascamiento en los micros switchs por la falta de mantenimiento. El conjunto de pistones del volcador no cuentan con medidores de presión (manómetros) e indicadores luminosos (led) de las variables como la presión del aire y la posición de las uñas, ocasionando de que el sistema cuando falle no tengan la posibilidad de visualizar las señales que recibe con su respectivo valor. Figura 12. Volcador

El objetivo principal del volcador es facilitar al operario la eliminación de los zunchos o alambres de las pacas de fibra larga importada (capacidad: 1 paca) la duración de cada ciclo es aproximadamente de 30 segundos. En la tabla 4 y 5 encontramos características que nos guía sobre los componentes nombrados anteriormente estableciendo un estudio más detallado de la instrumentación implementada actualmente en el proceso de transporte. El manejo del volcador es realizado en la plataforma que está ubicada al lado, como se observa en la figura 12. Tabla 4. Características de los pistones

Área Pistón No.

Accionamiento Variable a

controlar

Control

Frenado 1 Neumática Paso de pacas

manual

1 Neumática Posición de paca

Manual - automático

Volcador 2 Neumática Posición de paca

Manual – automático

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Tabla 5. Características de los micros switchs

área Micro switch

Señal Variable a

controlar

Comunicación e indicadores

1 Neumática Posición uña 1

No tiene


No tiene


No tiene


No tiene

volcador


No tiene

Después de esta operación, la paca es llevada por un elemento motorizado de evacuación de 2 cadenas portadoras (figura 13) encargada de trasladar la paca de fibra larga importada hasta una segunda serie de rodillos, siendo una operado de accionamiento manual ubicado en la plataforma del volcador. Esta fase de transporte no presenta problemas que impidan un proceso continuo, pero con el estudio de optimización el motor puede tener un enclavamiento con el micro switch 5 encargado de la detección de paca de fibra larga importada logrando un accionamiento automático.

Figura 13. Transportador de cadenas

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Las foto celdas marca telemaquine de la figura 14 QS007 (a) y QS09 (b) situadas a cada extremo del transportador de cangilones (figura 15) hace un control automático de activación o desactivación al motor reductor 4101NM2 (figura 15-a) que pone en movimiento al transportador de cangilones, dependiendo de las señales recibidas las fotoceldas. Figura 14. Foto celdas

(a) Al inicio del transportador (b) al final de transportador

La señal de interrupción de la fotocelda QS007 de la figura 14 (a) es la encargada de lograr el movimiento del transportador de cangilones para el transporte de las pacas de fibra larga importada, la señal de la fotocelda QS09 (figura 14 b) es la encargada de la detección de las pacas de fibra larga importada interrumpiendo el movimiento del transportador de cangilones y ser activado de forma manual por medio de un interruptor situado en la parte superior del transportador, en la plataforma del volcador y en el panel de control con la opción de dar marcha hacia adelante y en reversa. La introducción de las pacas de fibra larga importada es realizada con un conteo visual.

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Figura 15. Transportador de cangilones

(a) (b)

Figura 16. Broke

Cuando se trabaja con “broke” las pilas son ubicadas en la segunda serie de rodillos, por lo que no existe una plataforma de ubicación ideal para este material, obligándolo a descargarlo cerca de la primera fotocelda y desnivelarlo con ayuda de la grúa de uñas con el fin de que caiga sobre el transportador de cangilones impactándolo directamente, ocasionando que se descarrilen las cadenas del transportador o la desalineación de la fotocelda QS007 ubicada al inicio del transportador, en esta maniobra puede causar que el proceso de desintegración de la fibra larga importada se interrumpa, por lo que se recomienda un sistema de descarga de “Broke”. Para la tercera y última fotocelda (QS011) que se ilustra en la figura 6 del “P&ID” original de Propal S.A – Planta 2, en la actualidad no existe, siendo la encargada de contar el número de pacas que se introducen al tanque del hydrapulper, ubicándola como una de los más importantes para la preparación de fibra larga

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importada. En la tabla 6 están las características de los elementos de la sección de transporte de la materia prima.

Tabla 6. Características de los elementos que transportan la materia prima

Área Elemento Voltaje señal Variable a controlar

Control

Transportador

de cadenas

Motor

reductor 1

220 V

Eléctrica

Movimiento de las cadenas que

transportan la paca hasta la segunda serie

de rodillos

Manual

Motor

reductor 2

220 V

Eléctrica

Movimiento del transportador de cangilones para lleva las pacas hasta el tanque

Manual –

automático

Fotocelda 1 (QS07)

24 – 240 V

Digital

Marcha del motor 4101NM2

Automático

Fotocelda 2 (QS09)

24 – 240 V

Digital

Paro del motor 4101NM2

Automático

Transportador de cangilones

Fotocelda 3

(QS011)

-

-

-

-

2.3. EXPLICACIÓN SOMERA DEL FUNCIONAMIENTO DEL HYDRAPULPER CON EL DISEÑO DE CREUSOT-LOIRE ENTREPRISES En este capítulo se explica el funcionamiento principal del proceso de desintegración de la fibra larga importada en la sección 41 con respecto al “P&ID” de la figura 17. El objetivo principal de la desintegración es la transformación de las pacas de fibra larga importada recibidas en la planta seca y del “broke” fabricadas con la “ wep lab” sección 31 de compactarlas en una suspensión homogénea de fibras en medio acuoso. Esta suspensión fibrosa tiene como propósito: • Facilitar la transferencia de las pulpas hacia las secciones aguas abajo (bombas, tuberías). • Permitir la fibrilación y la hidratación posterior de cada una de las fibras individuales (refinado).

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• Facilitar la mezcla y dosificación de los diversos constituyentes fibrosos (mezcladores). • Favorecer la creación de enlaces, asegurando la cohesión de las macro-moléculas de celulosa (máquina de papel). La materia prima disponibles son las siguientes: • Pulpa con sulfato blanqueadas, de fibra larga importada recibidas en balas de 248,191 Kg y con una sequedad de 90%, siendo las encargadas de brindar resistencia al papel. • Pulpa blanqueada de bagazo (broke), fabricadas con la prensa – pasta (sección 31) almacenadas en hojas con un 46% de sequedad, sobre pilas de aproximadamente 800 a 1000 Kg, siendo utilizada como “material de relleno” para la estructura fibrosa del papel, proporcionando la distribución de fibras y homogeneidad en la conformación de la hoja. Los tratamientos a los cuales son sometidas las pulpas en la sección 41 son las siguientes: • Desintegración: se trata de la puesta en suspensión de la fibra en agua, operación que realiza el desintegrador. • Regulación de concentración y de caudal: esta operación tiende a alcanzar el porcentaje de consistencia al bache. • Despatillaje y depuración de la pulpa mecánica: es el primer procesamiento que tiene como función la desintegración de los grumos gruesos de fibra larga que el desintegrador no pueda triturar; el proceso de depuración consiste en eliminar por centrifugación ciclónica las astillas o desechos que pueden encontrarse en la pulpa mecánica (proceso actualmente no existente). • Almacenamiento intermedio: esta función es importante ya que permite poseer cantidades dependiendo de la variación de caudal debido a las irregularidades en la producción, ajustar las concentraciones por diluciones sucesivas y disponer de un tiempo de retención de la pasta suficientemente largo para perfeccionar la puesta en suspensión y la hidratación individual de cada fibra. • Descripción somera de la instalación antigua: La instalación está constituida por dos líneas principales. La primera esta sobre todo sometida al procesamiento de las fibras largas (a veces pulpa mecánica).

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Se compone principalmente de un hydrapulper [anexo 2], que trabaja en continuo y discontinuo, siendo alimentado por un unidad de carga (figura 15b) compuesta por una plataforma fija de desapilado en línea de evacuación por gravedad con tope de compuerta, de una instalación de volteado y desempacado de las balas para quitar los alambres o zunchos y de un elevador de alimentación al hydrapulper. El dispositivo de evacuación de la pulpa desintegrada está constituido por una bomba de extracción, un regulador de concentración y un juego de válvulas teleguiadas (mando a distancia). La alimentación de aguas blancas necesaria para la tina del hydrapulper se mide y/o regula mediante un flujómetro electromagnético. Finalmente, una serie de válvulas con mando a distancia permite orientar a voluntad los diferentes tipos de pulpa hacia cualquiera de los tanques de almacenamiento. Para entender la estructura general de la instalación, así como el papel desempeñado por cada equipo y seguir las explicaciones acerca del funcionamiento, conviene observar el “P&ID” original de Propal S.A – Planta 2 de la figura 17.

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Figura 17. “P&ID” original de Propal S.A – Planta 2

Continuando con el estudio de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2, se dan a conocer en la tabla 7 los valores significativos de la materia prima.

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Tabla 7. Indicadores de producción originales del diseño del proceso

Material Sequedad Pulpa de fibra larga 10/40%

Pulpa mecánica 10/30% Pulpa de bagazo blanqueada 60/90%

Dimensiones de la fibra larga Peso de las balas 200 a 250 Kg

Longitud 800 / 900 mm Ancho 600 / 900 mm Altura 400 / 600 mm

Dimensiones de las pilas de pulpa de bagazo (Broke) Peso de las pilas 800 a 1000 Kg

Longitud 1.200 mm Ancho 800 mm Altura 1600 mm

Hydrapulper Capacidad útil de la tina 35 3m

Capacidad de los tanques receptores

125 3m

Capacidad de desfibrilación Funcionamiento continuo 175 t / 24 h

Funcionamiento discontinuo 125 t / 24 h Concentración de la pulpa triturada en la extracción

4 a 5%

Presión de aceite 2 bar En la figura 17 se observa que la evacuación de la pulpa es efectuada en el fondo de la tina, a través de una lámina perforada que retiene las partes aun amontonadas, con la activación de la válvula HV019 por conmutador HS019 de dos posiciones. El desintegrador funcionaba en forma continua de las iguientes formas. • Alimentación continúa: suministro continúo de aguas blancas y fibra larga importada. • Evacuación permanente por la bomba 4101J: vaciado constante del bache cuando el porcentaje de consistencia está en la condición adecuada. En forma discontinua: la operación se divide en 3 ciclos sucesivos, accionados en manual por el operador.

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• Alimentación de pacas: La composición fibrosa correspondiente a cada operación se prepara en el transportador de canjilones y la alimentación de aguas blancas por medio de la bomba de gran caudal. • Trituración: Proceso de transformación de pacas de fibra larga importada en medio acuoso. • Vaciado: Proceso de evacuación del bache aguas abajo. Este hydrapulper se utilizaba para triturar la fibra larga importada, broke y pulpa mecánica. La sección 41 de Propal S.A – Planta 2, estaba conformada por una serie de procesos nombrados anteriormente que se describe a continuación. 2.4. PROCESO DE DESINTEGRACIÓN EN FORMA CONTINUA ANTERIORMENTE

2.4.1. Alimentación. Con respecto al análisis de la sección 41 se efectúan las siguientes cuatro preguntas para el proceso de alimentación en forma continua del hydrapulper. • Cuál es el objetivo del control: Era llenar el tanque del hydrapulper logrando mantener un nivel constante. • Cuál es la variable a medir: Era la cantidad de flujo introducido al tanque del hydrapulper con capacidad de 35 3m . • Cuál es la variable manipulada: Era el proceso de alimentación del hydrapulper de aguas blancas y la introducción de pacas de fibra larga importada. • Qué disturbios tiene el proceso: Eran las caídas de presión de aguas blancas o una mala calibración de los instrumentos de medición. En el sub proceso de la alimentación en forma continua del hydrapulper cuenta con una serie de elementos que a continuación se enuncia: • Bomba 4313J: En el proceso de llenado el objetivo de su control era el de alimentar el tanque del hydrapulper de aguas blancas en forma continua con un caudal máximo de 120 hm /3 . Su eliminación fue por las constantes caídas de presión.

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• Flujómetro FE015 [anexo 9]: Elemento primario, montado en el campo controlaba la apertura de la válvula LV017 dependiendo del nivel enviado por el transmisor (LT017), su eliminación fue producida por ser un elemento obsoleto. Este flujómetro electromagnético FE015, capaz de liberar una impulsión para un caudal totalizado (FQS015 – FI015) ajustable entre 3000 y 7000 litros, control que actualmente no existe. • Válvula de mariposa LV017: El objetivo de su control era el paso regulado de aguas blancas al tanque del hydrapulper, controlando su apertura dependiendo de la señal transmitida por el transmisor de nivel y el flujómetro que se muestra en la figura 17. • Indicador de flujo FI015 (ver anexo 9): El principal objetivo era permitir al operario la visualización de la variable de fluido que se introducía al tanque del hydrapulper, este aun se encuentra en el panel de control sin ofrecer señal ya que flujómetro no existe. • “Switche” transmisor contador de flujo FQS015: El objetivo de su control era transmitir y controlar el flujo de aguas blancas al tanque (Ver tabla 8). • Alarma de nivel LA017: El objetivo de su control era dar a conocer al operario por medio de alarma los estados de nivel del tanque del hydrapulper (H: alto, M: medio, L: bajo), (Ver tabla 8). • Controlador indicador de nivel LIC017: El objetivo de su control era indicar y mantener un nivel propuesto por el operario, actualmente el indicador se encuentra en funcionamiento, (Ver tabla 8). • Transmisor de nivel LT017: El objetivo principal era leer la presión ejercida por el líquido para ser enviada al indicador de nivel que se encuentra en el panel de control, (ver tabla 8). • Foto celdas QS007, QS09, QS011: El objetivo de su control es detectar la presencia de pacas de fibra larga importada en el transportador de canjilones, sus posiciones son las siguientes: QS007: Detecta la presencia de pacas de fibra larga importada al inicio del transportador. QS09: Detecta la presencia de pacas de fibra larga importada al final del transportador. QS011: Detectaba las pacas de fibra larga importada que se introducían al tanque del hydrapulper actualmente no existe dicha foto celda.

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En la tabla 8 se observa los enclavamientos relacionados con el elemento. • Desintegrador: Es un elemento primario y su objetivo principal es la desintegración de la fibra larga importada por medio de sus cuchillas. • Motor 4101HM: Su objetivo principal es transmitir por medio de 7 bandas el movimiento necesario al rotor del desintegrador para que este efectué su trabajo. • Motor bomba de aceite: El objetivo de su control es suministrar la lubricación al eje del desintegrador, (Ver tabla 8). Tabla 8. Enclavamientos relacionados con el proceso de alimentación

Enclavamiento Instrumento Relación Función

Transmisor de nivel LT021

FQS015, LA017 y LIC017

Activa el paso de aguas blancas

Switche transmisor

contador de flujo FQS015

FE015, LT017,

LIC017 y LA017

Abre válvula gradualmente

para el paso de aguas blancas

Alarma de

nivel LA017

LT017, LIC017 y FQS015

Indica niveles altos, medios o

bajos del tanque

Controlador indicador de nivel LIC017

LT017,

LA017 y FQS015

Controla la apertura de la

válvula dependiendo del

nivel Foto celdas

QS007, QS09 y QS011

KS016

Presencia de pacas en el

transportador

Motor 4101HM (desintegrador)

PSAL086

funciona cuando la presión de la

bomba de aceite es de (3.5bar)

1010

Motor bomba de aceite

PSAL086 Activa el motor 4101HM

Con el estudio del proceso de llenado se anuncia en la tabla 9 las principales características de los elementos que interactúan en el proceso.

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Tabla 9. Características de los elementos en continuo

Elemento señal Formato de la señal de

activación Bomba 4313J Eléctrica Presión

Flujómetro FE015 Eléctrica Presión Válvula de mariposa

LV017 Neumática Presión

Indicador de flujo FI015 Eléctrica Caudal Switche transmisor

contador de flujo FQS015 Eléctrica Contador de

pulsos Alarma de nivel LA017 Eléctrica Presión Indicado controlador de

nivel Neumática Presión

Transmisor de nivel Neumática Presión, pulsos Motor 4101HM Eléctrica Presión

Motor bomba de aceite Eléctrica Presión, pulsos

2.4.2. Evacuación permanente por la bomba 4101J. La evacuación permanente de la fibra larga importada en medio acuoso es efectuada por una serie de elementos como se observa en la figura 17, pero primero se responden las preguntas aplicadas en este proceso. • Cuál es el objetivo del control: Es el trabajar en continuo para que la preparación de fibra larga importada este en constante evacuación dependiendo de la consistencia deseada. • Cuál es la variable a medir: Como se trabaja en continuo la variable a medir es la consistencia con un rango promedio del 4.5% que es analizado por “NA021” y indicado en “NIS021”, para que se efectúe la evacuación automática de dicha preparación los niveles de los tanques receptores deben estar en condiciones de recibir el bache. • Cuál es la variable a manipular: Las variables que manipular el proceso de evacuación en forma continua son el flujo, la señal on-off de las foto celdas y las posiciones de las válvulas que permiten la evacuación de la preparación del bache. • Que disturbios tiene el proceso: Son las presiones de aceite, de aguas blancas, la ausencia de pacas de fibra larga importada en el transportador de canjilones o una posible mala calibración en los instrumentos de medición ocasionando que el bache no cumpla con los estándares requeridos.

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El proceso de evacuación continua de la pulpa dispone de los siguientes elementos que a continuación se enuncian: • Válvula HV019: Esta válvula es de tipo compuerta (ver anexo 5), la apertura o cierre de la válvula de vaciado es efectuada por conmutador HS019, de dos posiciones, a continuación se observa en la tabla 10 los enclavamientos relacionados con dicha válvula. Tabla 10. Enclavamiento de la válvula HV019

Enclavamiento Relación Función

I 1035

Bomba 4101J

Activar la bomba 4101J

cuando la válvula se encuentra

abierta • Bomba 4101J: El objetivo principal de la bomba 4101J es la permanente recirculación automática del bache con la apertura de la válvula YV024 o el envió a tanques destinatarios con la apertura de la válvula HV022, a continuación se observa en la tabla 11 los enclavamientos relacionados. Tabla 11. Enclavamiento de la bomba 4101J


I 1030

Transmisor de

consistencia

Activación automática del transmisor de

consistencia cada vez que la bomba 4101J

está en funcionamiento

I 1035

Válvula HV019

Activar bomba 4101J cuando la válvula se

encuentra abierta • Transmisor de consistencia NT021 [11]: El objetivo de su control es transmitir la señal medida del porcentaje de consistencia al indicador NIS021 y NA021 para decidir que válvula abrir dependiendo del rango de la consistencia en

52

que se encuentra: alta, media o baja, a continuación se observa en la tabla 12 los enclavamientos relacionados. Tabla 12. Enclavamiento del transmisor de consistencia


I 1030

Bomba 4101J

Activar el transmisor NT021

automáticamente cada vez que la

bomba 4101J está en funcionamiento

I 1020

Alarma de consistencia

Abrir o cerrar automáticamente válvulas HV022 y

YV024 dependiendo del % de

consistencia

I 1010 Foto celdas

QS007, QS09 y QS011

Presencia de pacas de fibra larga si él % de consistencia esta

bajo • Switche indicador de consistencia NIS021: Montado en el tablero de control es el encargado de mostrar al operario el porcentaje de consistencia leído en el campo con la opción de realizar cambios de rango dependiendo del material que se desintegra. • Alarma de consistencia NA021: Advierte al operario los niveles de consistencia bien sea alto, medio o bajo, para decidir qué operación hacer si recircular, enviar a tanques destinatario, adicionar agua o fibras largas importada en pacas o a granel, a continuación se observa en la tabla 13 los enclavamientos relacionados.

Tabla 13. Enclavamientos relacionados con NA021


Recirculación del bache con el adicionamiento de

53

I 1020

Nivel alto de consistencia

5%

aguas blancas, apertura la válvula YV024 y cierre

de la válvula HV022

I 1020

Nivel medio de

consistencia 4.5%

Vaciado del bache a tanques destinatarios, apertura de la válvula HV022 y cierre de la

válvula YV024

I 1020

Nivel bajo de

consistencia 4%

Adicionamiento de pacas de fibra larga o a granel y apertura de la válvula

YV024 • Válvula HV022: El objetivo del control es la evacuación automática de la pulpa triturada en medio acuoso con una concentración correcta de consistencia del 4.5% hacia el tanque destinatario, a continuación se observa en la tabla 14 los enclavamientos relacionados. Tabla 14. Enclavamientos relacionados con la válvula HV022


I 1020

Alarma de consistencia

Evacuación del bache con un % de consistencia del 4.5

I 1050

Válvula YV024

Debe estar cerrada la YV024 cuando la válvula HV022 de

abre (válvulas antagónicas)

• Válvula YV024: El objetivo del control es la recirculación automática de la pulpa en medio acuoso al tanque del hydrapulper hasta que el bache cumpla con el porcentaje de consistencia promedio del 4.5% para que se efectué el cierre de dicha válvula e inicie la evacuación con la apertura de la válvula HV022, a continuación se observa en la tabla 15 los enclavamientos relacionados.

54

Tabla 15. Enclavamientos relacionados con la válvula YV024


I 1020

Alarma de

consistencia

Recirculación del bache cuando él % de consistencia se

encuentra bajo

I 1050

Válvula HV022

Debe estar cerrada HV022 cuando

YV024 abre (válvulas

antagónicas) 2.5. PROCESO DE DESINTEGRACIÓN EN FORMA DISCONTINUO ANTERIORMENTE Como se nombro anteriormente el proceso de desintegración también trabajaba en modo discontinuo en los siguientes tres pasos. • Alimentación.

• Trituración. • Vaciado. Solo se trabaja en forma discontinua cuando los elementos presentan fallas como mala conexión, el no cumpliendo de algún enclavamiento sea por límites del proceso o decisión del operario. 2.5.1. Alimentación. Para el proceso de alimentación en discontinuo el operario cuenta con los siguientes elementos; • Motor bomba 4331J: Su principal objetivo es el transportar las aguas blancas hacia el tanque del hydrapulper por medio del accionamiento de la válvula HV020 y un paro automático cuando el nivel del tanque del hydrapulper se encuentra en un 50%, a continuación se observa en la tabla 16 el enclavamiento que hace posible dicho paro automático.

55

Tabla 16. Enclavamiento relacionado con la bomba 4331J


I 1000

Válvula HV020

Paro del motor bomba 4331J cuando

el nivel del tanque esta en un 50%

• Válvula HV020: El objetivo principal es permitir el paso de aguas blancas hacia el tanque del hydrapulper hasta que se cumpla la condición de que el nivel sea igual al 50%. El accionamiento de esta válvula es realizado por un interruptor manual que se encuentra en el panel de control logrando la apertura o cierre de la válvula, a continuación se observa en la tabla 17 el enclavamiento relacionado. Tabla 17. Enclavamiento relacionado con válvula HV020


I 1000

Bomba 4331J

Para la bomba 4331J cuando se cierra la

válvula HV020 • Válvula HV018: Encargada de diluir la pulpa en porcentajes de consistencia pequeños (dilución fina) o también conocidas como válvula de dilución, su alimentación de aguas blancas es realizada por la bomba 4313J. • Indicador controlador manual HIC018: Controla e indica el porcentaje de apertura de la válvula HV018 de forma manual para obtener un porcentaje de consistencia del 4.5%, se encuentra ubicada en el panel de control actualmente en servicio. • Introducción de pacas: El operario dispone de un interruptor al final del transportador de cangilones, en el volcador y en el panel de control del hydrapulper para dar inicio a la introducción de las ocho (8) pacas de fibra larga importada en forma manual con un conteo visual realizado por el operario. 2.5.2. Trituración. Para dar inicio al proceso de trituración de la fibra larga importada en forma discontinua el operario dispone de los siguientes elementos:

56

• Motor (4101HM) del desintegrador: El objetivo principal es dar marcha al proceso de desintegración de la fibra larga importada para transformarla en un medio acuoso, el motor 4101HM dispone de un enclavamiento con la bomba de aceite para mantener una presión promedio de 2 bar, en la tabla 8 se observa el enclavamiento relacionado. • Válvula HV019: Como se nombro anteriormente la válvula HV019 inicia el proceso de vaciado o recirculación del bache, contando con indicadores luminosos ubicados en tablero de control. • Bomba 4101J: Transporta el bache para la recirculación o el vaciado. • Transmisor de consistencia NT021: Envía la señal de porcentaje de consistencia medida, al indicador que se encuentra en el tablero de control para que el operario observe la variable y cuando se encuentre en el rango de 4.5% de consistencia se inicia el proceso de vaciado del bache en forma manual con la apertura de la válvula HV022 y cierre de la válvula YV024. • Válvula YV024: Encargada de permitir la re circular el bache en medio acuoso con el fin de alcanzar el porcentaje de consistencia deseado. 2.5.3. Vaciado. Válvula HV022: Encargada de permitir el envió del bache al tanque destinatario cuando el operario observe que el porcentaje de consistencia se encuentra en rango promedio de 4.5%. 2.6. ESTADO ACTUAL DEL PROCESO DE DESINTEGRACIÓN DE LA FIBRA LARGA IMPORTADA Continuando con el estudio de estandarizar el proceso de desintegración de fibra larga importada se efectúa una inspección física en el campo de trabajo con el fin de realizar un estudio detallado de la instrumentación actual (octubre 2007). El operario realiza el proceso en cinco (5) pasos que son los siguientes: • Llenado. • Introducción de pacas de fibra larga importada. • Desintegración. • Obtención de consistencia por experiencia. • Vaciado.

57

Los pasos nombrados anteriormente son realizados en forma manual, por lo que el modo continuo (automático) no existe. 2.6.1. Llenado. En la tabla 18 se observa los enclavamientos que están en funcionamiento con relación a los diseños originales de la empresa francesa CREUSOT-LOIRE ENTREPRISES de la figura 17. Tabla 18. Funcionalidad de los enclavamientos actualmente (Julio 2007)

Proceso Elemento Enclavamiento Funciona Bomba 4313J 1010 No

Válvula de mariposa LV017 1010 No Flujómetro 1010 No

Indicador de flujo 1010 No Switche transmisor contador de flujo

1010 No

Transmisor de nivel 1010 No Controlador indicador de

nivel 1010 No

Alarma de nivel 1010 No Foto celdas 1010 No

Motor 4101HM 1010 Si

llenado

Motor bomba de aceite 1010 Si Como se observa en la tabla 18 los enclavamientos que interactúan en el proceso de llenado solamente el 18% se encuentra en funcionamiento (julio 3 del 2007). En la figura 18 se observa el “P&ID” de llenado actual realizado por el estudiante en agosto de 2007 con el asesoramiento Ing. Álvaro Páez, Ing. Filemón Aranda e instrumentistas de turnos, logrando conseguir un estudio más detallado y actualizado para obtener la mayor cantidad de necesidad del proceso que es la estandarización y optimización en la preparación de fibra larga importada con un menor cambio.

58

Figura 18. “P&ID” de llenado actual

Con base al “P&ID” de la figura 18, se realiza un inspección física en el campo de trabajo a cada uno de los elementos para evaluar su estado, obteniendo una calificación propuesta por el estudiante con el fin de decidir si es necesario el remplazo del elemento o un posible cambio de estrategia de control sin la necesidad de ser sustituido el elemento. Tabla 19. Estado mecánico, eléctrico y neumático de los elementos del proceso de llenado

Área Elemento Estado mecánico

Estado eléctrico

Estado neumático

Bomba 4331J Excelente Excelente N.A Válvula de

mariposa HV020 Bueno Excelente Excelente

Llenado Transmisor de nivel LT01

Regular N.A. Regular

59

Convertidor PI01 Excelente Excelente Excelente Indicador de nivel

LI01 Malo Regular N.A

Significado de cada una de las calificaciones propuestas en la tabla 19: • N.A: Su significado es no aplica, indicando que el componente no tiene partes implicadas respecto a su estado mecánico, eléctrico o neumático. Nota: El estado hidráulico no aplica en este proceso. • Malo: Es la calificación del componente cuando trabaja, pero presentando constantes problemas al proceso y operario, anunciando un cambio. • Regular: Es la calificación del componente cuando trabaja en un estado adecuado pero presenta fallas ocasionalmente 4 veces a la semana impidiendo un trabajo continuo, anunciando que se le realice un mantenimiento. • Bueno: Es la calificación del componente cuando trabaja en condiciones estables, pero con la necesidad de tener modificaciones o mantenimiento para cumplir con el trabajo a realizar en el proceso. • Excelente: Es la calificación del componente cuando trabaja en perfectas condiciones sin presentar problemas en el proceso. A continuación cada uno de los elementos que se encuentran en el “P&ID” de llenado (figura 18) se detalla: • Bomba 4331J (figura 19 – anexo 3): es la bomba encargada del envió de las aguas blancas hacia la sección 41, su activación es realizada de forma manual con mando a distancia desde el tablero de control y sus principales características se encuentran en la tabla 20. Figura 19. Bomba 4331J

60

Tabla 20. Características del motor bomba 4331J

Rpm 1770 Rodamientos 6312 C3 (2)

Voltaje 440V Amperaje 58.5 A Engrasar 4500 horas Limpiar 30000 horas Caudal 400 hm /3

En el proceso de llenado la bomba 4331J se desactiva cuando el transmisor de nivel (NT021) indica que tanque del hydrapulper se encuentre con un nivel de 50%, evitando derramamiento de aguas blancas. • Válvula HV020 (figura 20 – anexo 4): es una válvula de tipo mariposa marca Fisher, su cuerpo está formado por un anillo cilíndrico dentro del cual gira transversalmente un disco circular, la válvula cuenta con un cierre hermético mediante un anillo de goma encastrado en el cuerpo y es implementada en la industria para el control de grandes caudales de fluidos a baja presión. La válvula HV020 es proporcional pero el operario del hydrapulper la trabajan “on-off” desperdiciando su control, la activación se encuentra en el tablero de control de igual manera cuenta con un indicador de apertura de la válvula. La válvula posee dos micro switchs (Figura 20) encargada de indicar al operario la posición del disco por medio de dos “led” situados en el tablero de control, la inspección es realizada mensualmente verificando que los micro switchs se accionen y el cierre de la válvula sea hermético.

61

Figura 20. Válvula HV020

Micro switchs El mantenimiento requerido por el fabricante consta de una calibración correcta como la verificación de fugas en líneas y conexiones de presión, fugas en el relé neumático, virutas metálicas en el entrehierro de la armadura y piezas polares en el conjunto del motor de torsión, para llamas sucio y abrir el grifo de purga del filtro para vaciar la humedad. • Transmisor de nivel (figura 21) [1]: marca Fisher & Porter, es un medidor de nivel tipo burbujeo empleando un tubo sumergido en el líquido a través del cual se hace burbujear aire mediante un rotámetro con un regulador de caudal incorporado, la presión de aire en la tubería equivale a la presión hidrostática ejercida por la columna de líquido, es decir el nivel. Su objetivo principal es indicar el nivel del tanque del hydrapulper evitando derramamiento de aguas blancas con la manipulando de la variable de caudal, este control existe ya que la bomba 4331J se desactiva cuando el nivel del tanque es igual al 50%. En la tabla 21 se observan los datos de fábrica que se aplican al transmisor de nivel solicitados por la norma SAMA (Scientific Apparatus Makers Associoation) en su norma PMC20 [18].

Tabla 21. Características de transmisor de nivel

Transmisor de Nivel Precisión 0.5% de span

Repetibilidad 0.1% de span Histéresis ± 0.25 de span

Banda muerta 0.1 de span

62

Reproductibilidad ± 0.25 de span Temperatura máxima del líquido del proceso

120 C°

Temperatura ambiente 100 C° Máx. presión de trabajo 40 bar

Error de presión ± 0.1% de span Efectos de temperatura 1% de span máximo

por cada 55 C° Presión de salida 0.2 a 1.0 bar

Presión de alimentación

20 Psi

Consumo de aire 0.16 min3pies Peso 17.7 Kg

El transmisor de nivel es mensualmente calibrado por los instrumentistas teniendo en cuenta que con la poca información obtenida de la tabla 22 no es posible detectar si el instrumento está trabajando en la zona lineal como es recomendado. Tabla 22. Datos de calibración del transmisor de nivel en Propal S.A – Planta 2

Nivel del tanque Presión 100% 1 bar 75% 0.75 bar 50% 0.5 bar 25% 0.25 bar 0% 0.2 bar

El fabricante [1] recomienda que el único mantenimiento de rutina consta en mantener el suministro de aire libre de sólidos, líquidos y vapores, cuanto más limpio sea el suministro de aire menor será la necesidad de mantenimiento.

Los instrumentistas de Propal S.A – Planta 2, han optado por instalar un manómetro cerca del transmisor de nivel (figura 21) indicando la presión ejercida por las aguas blancas del tanque del hydrapulper comparándolas con el indicador de nivel instalado en el panel de control. Para realizar una excelente calibración del instrumento es necesaria la obtención de cien datos logrando una gráfica confiable, por lo contrario el grado de confiabilidad de la variable medida es bajo por no efectuar una calibración adecuada para estos instrumentos de medición.

63

El síntoma anterior es catalogado como un disturbio para el proceso de desintegración de fibra larga importada. • Convertido PI (figura 21) [6]: marca Foxboro, se encuentra en las mismas condiciones que el transmisor de nivel sus datos de calibración (Tabla 23) son muy pocos para realizar una gráfica confiable y verificar si esta trabajado en la zona lineal. Figura 21. Transmisor de nivel y convertidor PI

Transmisor de nivel convertidor PI Tabla 23. Datos de calibraciones del convertidor PI en Propal S.A – Planta 2

Señal de entrada Señal de salida 1 bar 20 mA

0.75 bar 15 mA 0.5 bar 10 mA 0.25 bar 5 mA 0.2 bar 0 mA

El objetivo de PI es convertir una señal neumática en una señal eléctrica para que el indicador pueda leerla y el operario tenga conocimiento del valor del nivel tanque del hydrapulper, los disturbios que impactan este instrumento son las calibraciones realizadas por los instrumentistas. • Indicador controlador de nivel LIC017 (figura 22): marca foxboro, su objetivo principal es indicar al operario el nivel del tanque del hydrapulper como también el nivel de los tanques receptores, actualmente se encuentra en funcionamiento, a pesar de su amplia funcionalidad solo está indicando los niveles debido que anteriormente indicaba la consistencia con la opción de cambiar los rangos de porcentaje.

64

Figura 22. Indicador de nivel

Indicador de nivel

2.6.2. Introducción de pacas de fibra larga importada. Esta operación actualmente realizada de forma manual cuenta con unos enclavamientos que aparecen en la figura 17 del “P&ID” original de Propal S.A – Planta 2 y figura 23 “P&ID” actual. Tabla 24. Funcionamiento de los enclavamientos en la introducción de pacas de fibra larga

Proceso Elemento Enclavamiento Funciona Foto celda

QS007 1010 No

Foto celda QS09

1010 No

Introducción de pacas

Foto celda QS011

No existe No existe

En la tabla 3 nombrada anteriormente se observa el estado de los elementos relacionados con el “P&ID” actual figura 23.

65

Figura 23. “P&ID” de control de la introducción de pacas

Continuando con el estudio detallado de cada uno de los elementos con relación a los que se encuentran en la figura 23 “P&ID” actual de Propal S.A – Planta 2 se observa en la tabla 25 las variables con las cuales trabaja: Tabla 25. Características de los elementos actuales

Proceso

Elemento

señal

Formato de la señal de

activación Motor

reductor 4101NM2

Eléctrica Pulso de las foto celdas

Foto celda 1 (QS07)

Eléctrica Presencia de paca

Foto celda 2 (QS09)

Eléctrica Presencia de paca

Introducción de pacas

Foto celda 3 (QS011)

No existe No existe

66

• Foto celda QS05 (figura 14 a): el objetivo de su control es la presencia de pacas al inicio del transportador de cangilones, para dar marcha al motor reductor 4101HM2 que por medio de una señal eléctrica es manipulado. • Foto celda QS06 (figura 14 b): el objetivo de su control es la presencia de pacas al final del transportador de cangilones, para detener la marcha del motor reducto 4101HM2. • Motor reductor 4101NM2 (figura 15 a): el objetivo principal del motor reductor es brindar movimiento al transportador de cangilones logrando el transporte de las pacas de fibra larga importada desde el volcador hasta el tanque del hydrapulper, controlado por las señales de las foto celdas que se encuentran en cada extremos del transportador de canjilones (figura 15 b). Actualmente la introducción de pacas de fibra larga importada se realiza de forma manual con la activación del motor reductor 4101NM2 por medio de un interruptor situado al final de transportador de cangilones, en la plataforma del volcador y en el tablero de control, con la opción de poner en marcha hacia adelante y en reversa al transportador de cangilones. Se ve la necesidad de instalar un fotocelda QS011 que se encuentra en el “P&ID” de la figura 17 por lo que es la encargada del conteo de las pacas de fibra larga importada que se introducen directamente al tanque del hydrapulper. 2.6.3. Desintegración. En la figura 24 se observa el “P&ID” actual de Propal S.A – Planta 2 del proceso de desintegración, en la tabla 26 se detalla los enclavamientos que aparecen en “P&ID” original (figura 17):

67

Figura 24. “P&ID” actual de trituración

Tabla 26. Existencia de enclavamientos en el proceso de trituración

Proceso Elementos Enclavamiento Funciona Motor 4101HM 1010 No

Trituración Motor lubricación 41031HMA

1010 No

A continuación se detalla cada unos de los elementos con los cuales el operario dispone actualmente para realizar el proceso de desintegración de las pacas de fibra larga importada con relación a los de la figura 24. • Desintegrador (figura 25 (A): elemento activo del hydrapulper, su objetivo principal es la desintegración de las pacas de fibra larga importada por medio de un rotor con una rejilla de extracción y de deflectores anti vortex como se muestra en la figura 25 (B), logrando una fricción fibra con fibra contra el rotor y la rejilla de extracción creando fuerzas mecánicas de corte, para lograr la desintegración de las pacas de fibra larga importada.

68

Figura 25. Desintegrador

A B

Motor 4101HM (figura 26): el objetivo principal es dar marcha al rotor del desintegrador por medio de 8 bandas, la única forma que tiene el operario de saber si se encuentra funcionando el motor es la indicación de corriente en el tablero de control, de igual manera el motor 4101HM tiene un enclavamiento con la bomba de lubricación 41031HMA. Figura 26. Motor 4101HM

El motor 4101HM es activado a distancia desde el tablero de control y su posición es vertical con el lado de carga hacia abajo. Las características del motor 4101HM se encuentran en la tabla 27:

69

Tabla 27. Características de motor 4101HM

Motor 4101HM rpm 1189

Voltaje / amperaje

440 / 38.5

• Bomba de lubricación 41031HMA (figura 27): el objetivo de su control es mantener la lubricación constante al rotor del desintegrador mediante un bombeo persistente de aceite. En la tabla 28 se observa el enclavamiento propuesto por el estudiante, lo cual significa que la bomba es la que activa el motor 4101HM si su presión de aceite se encuentra en condiciones normales (2 bar).

Figura 27. Bomba de lubricación

Rotor lubricado lado hidráulico

Tabla 28. Enclavamientos actúales del motor 4101HM

Proceso Elemento enclavamiento funciona Motor

4101HM 010 Si

Trituración Bomba de lubricación

010 Si

2.6.4. Obtención de consistencia. En la tabla 29 se observa los enclavamientos existentes con relación a los que aparecen en la figura 17 “P&ID” original de Propal S.A – Planta 2.

70

Tabla 29. Enclavamientos originales en el proceso de obtención de consistencia

Proceso Estados Enclavamiento Funciona Nivel alto 1020 No

Nivel medio 1020 No Obtención

de consistencia Nivel bajo 1020 No

Como se observa en la tabla 29, ningún enclavamiento se encuentra funcionando actualmente en el proceso de obtención de la consistencia, por lo que se realiza un P&ID actual del proceso de análisis de consistencia (figura 28) y una inspección física en el campo de trabajo evaluando el estado mecánico, eléctrico y neumático de cada uno de los elementos que interactúan en el proceso (tabla 30). Figura 28. P&ID actual del análisis de consistencia

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Como se puede observar en la figura 28 no existe ninguna clase de enclavamiento en el proceso de la obtención de la consistencia, ocasionando que la preparación de fibra larga importada no cumpla con los estándares establecidos.

Tabla 30. Estado del elemento mecánico, eléctrico y neumático

Área Elemento Estado mecánico

Estado eléctrico

Estado neumático

Válvula 41NV019

Excelente Bueno Excelente

Válvula HV018 Bueno Regular Excelente Bomba 4101J Excelente Excelente N.A Transmisor de consistencia

41NT021

Malo Malo Malo

Análisis de consistencia

Válvula YV024 Excelente Bueno Excelente Significado de cada una de las calificaciones: • N.A: Su significado es no aplica, indicando que el componente no tiene partes implicadas respecto a su estado mecánico, eléctrico o neumático. Nota: El estado hidráulico no aplica en este proceso. • Malo: Es la calificación del componente cuando trabaja, pero presentando constantes problemas al proceso y operario, anunciando un cambio. • Regular: Es la calificación del componente cuando trabaja en un estado adecuado pero presenta fallas ocasionalmente 4 veces a la semana impidiendo un trabajo continuo, anunciando que se le realice un mantenimiento. • Bueno: Es la calificación del componente cuando trabaja en condiciones estables, pero con la necesidad de tener modificaciones o mantenimiento para cumplir con el trabajo a realizar en el proceso. • Excelente: Es la calificación del componente cuando trabaja en perfectas condiciones sin presentar problemas en el proceso. El operario dispone de los siguientes elementos para el proceso de la obtención de consistencia: • Válvula 41NV019 (figura 29 – ver anexo 5) [4] [2]: el objetivo principal es iniciar el proceso de recirculación o vaciado de la pulpa, la válvula es de tipo

72

compuerta y su sistema de cierre o apertura es realizado por medio de un pistón neumático, cuenta con dos micro switch a cada extremo indicando al operario por medio de una luz piloto en el tablero de control la posición en que se encuentra la válvula. Los posibles disturbios que puede ocasionar la válvula en el proceso de obtención de la consistencia son que la presiones de aire bajo por lo que se implemento un pulmón de aire (figura 30). Figura 29. Válvula 41NV019

Figura 30. Pulmón de aire

• Válvula HV018 (figura 31) [12]: más conocida como válvula de dilución, el objetivo principal es el adicionamiento de aguas blancas para diluir la pulpa obteniendo un porcentaje de consistencia pequeño (dilución fina), la válvula es de tipo mariposa, actualmente utilizada.

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La variable medida de la válvula HV018 es la apertura de la brida [2] y su variable manipulada es la consistencia del bache de forma manual, los posibles disturbios pueden que pueden sufrir son los cambios de la presión de aire o aguas blancas.

Esta válvula cuenta con un indicador y controlador de apertura que se encuentra ubicado en el panel de control como se observa en la figura 32. Figura 31. Válvula HV018

Figura 32. Controlador indicador manual de apertura de la válvula HV018

Control de apertura

• Motor bomba 4101J (figura 33 – anexo 3): el objetivo principal es el transporte de la fibra larga importada en medio acuoso aguas abajo o la recirculación. Se encuentra en posición horizontal, marco montado, sola etapa, diseño de la succión del final con un inyector tangencial de la descarga, especial para soportar el rigor de los usos que son abrasivos y corrosivos, sus principales características se encuentran en la tabla 31.

74

Figura 33. Motor bomba 4101J

La cubierta concéntrica de la pared gruesa con descarga tangencial se balancea y está radialmente libre de las cavidades y de las obstrucciones que causan desgaste.

Tabla 31. Características del motor bomba 4101J

Motor bomba 4101J rpm 1765

Rodamientos 6312 C3 (2) Engrasar 4500 horas

Mantenimiento 30000 horas Caudal 400 hm3 Voltaje 440 V

Amperaje 57.2 A Fabricante JEUMONT-

SCHNEIDER Presión 25 bares

Temperatura 140 Co El accionamiento es realizado a distancia desde el tablero de control y la única indicación que tiene el operario para conocer que la bomba se encuentra funcionando es el indicado de corriente situado en el tablero de control (figura 34).

75

Figura 34. Indicador de corriente de la motor bomba 4101J

Indicador de corriente • Transmisor de consistencia con sensor rotativo NT021 (figura 35) [11]: marca BTG Kalle Inventing AB, el objetivo de su control es medir y transmitir el porcentaje de consistencia del bache al operario, pero este transmisor esta fuera de servicio por motivos de ser un modelo obsoleto y falta de repuestos. Con lo nombrado anteriormente el sistema de preparación de fibra larga importada esta fuera de los estándares por lo que el transmisor de consistencia es el instrumento de mayor importancia en este proceso . La variable que mide el transmisor de consistencia con sensor rotativo es el porcentaje de consistencia en que se encuentra el bache de fibra larga mediante la transmisión de una señal eléctrica producida por el par de torsión que el motor produce al mover una hélice dentro de la preparación acuosa.

Figura 35. Transmisor de consistencia

• Válvula YV024 (figura 36) (ver anexo 5) [2] : esta válvula es de tipo compuerta y accionada por medio de un pistón neumático que cumple con el

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objetivo principal de dar inicio al proceso de recirculación del bache hacia el tanque del hydrapulper, el pistón no tiene indicación de la posición de su compuerta ya que es una válvula antagónica. Figura 36. Válvula YV024

2.6.5. Vaciado. El vaciado es realizado cada vez que el bache se encuentra en una consistencia optima según la experiencia del operario del hydrapulper y también depende del material con el cual está trabajando, en esta parte del proceso se decide el destino de cada bache preparado por medio de la apertura y cierre de una serie de válvulas antagónicas. En la figura 37 se observa el P&ID actual de los destinos de los baches preparados.

77

Figura 37. P&ID actual del vaciado de la fibra larga

78

Con base a la figura 37 se realiza en la tabla 32 la demostración de las válvulas con las cuales se hace efectivo el destino de cada bache dependiendo del material desintegrado. Tabla 32. Destinos de cada material y sus respectivas válvulas

Material Tanque Válvulas abiertas Válvulas cerradas Pulpa mecánica sin

refinar (4103S) HV022B 41HV037D

Fibra larga refinada (4101S)

41HV037C – 41HV037D

HV022B – 41HV037B – 41HV037A

Fibra larga

Pulpa mecánica (4102S)

41HV037B – 41HV037D

41HV037C – 41HV037A – HV022B

Bagazo

Pulpa mecánica rechazada (4201S)

41HV037A – 41HV037D –

válvula manual

HV022B – 41HV037B – 41HV037C

Broke procesado (4104S)

41HV037A – 41HV037D

HV022B – 41HV037B – 41HV037C

Broke

Broke (3101S)

Válvulas manuales Válvulas manuales

Notas: • La válvula HV019 no aparece por lo que debe permanecer abierta para que el vaciado se haga efectivo. • La válvula YV024 debe permanecer cerrada para que el bache llegue a su destino. • Las válvulas que permiten el paso al tanque 3101S y 4201 son manuales.

En la figura 37 se observa una serie de válvulas que interactúan en el proceso del destino de bache de fibra larga importada en medio acuoso por que a continuación se detalla cada una de las válvulas. Nota: El operario tiene conocimiento de los niveles de todos los tanques. • Válvula HV022B (figura 38) (ver anexo 4) [2]: Es una válvula de tipo mariposa, su cierre o apertura es accionado por medio de un interruptor que se encuentra en el panel de control con el conocimiento de su posición de la válvula por medio de dos indicadores de luz piloto.

79

El objetivo principal es permitir el paso de bache al tanque 4103S con una capacidad de 125 3m , este tanque cuenta con un agitador para mantener la consistencia homogénea de la suspensión acuosa. Figura 38. Válvula HV022B

• Válvula 41HV037D (figura 39) (ver anexo 5) [2]: es de tipo de compuerta, su objetivo principal es permitir que el bache llegue a los tanques 4101S, 4102S, 4201S y 4104S, como se puede observar la válvula no tiene micro switchs por lo que es una válvula antagónica. Figura 39. Válvula 41HV037D

• Válvula 41HV037B (figura 40) (ver anexo 5) [2]: es de tipo compuerta y su objetivo principal es el paso del bache al tanque 4102S, las indicaciones con que cuenta el operario para conocer la posición del pistón son por medio de “led”.

80

Figura 40. Válvula 41HV037B

• Válvula 41HV037C (figura 41) (ver anexo 5) [2]: es de tipo compuerta, el objetivo principal es el paso del bache al tanque 4101S y cuenta con indicadores de posición en el tablero de control. Figura 41. Válvula 41HV037C

• Válvula 41HV037A (figura 42) (ver anexo 5) [2]: el objetivo principal es el paso del bache a los tanques 4201S y 4104S, para que el destino llegue a cada uno de los tanques nombrados anteriormente se debe abrir una válvula manualmente y cerrar la otra, como observa en la figura 37 de P&ID actual de Propal S.A Planta 2.

81

Figura 42. Válvula 41HV037A

• Válvulas manuales (figura 43) (ver anexo 5) [2]: esta serie de válvulas que se observa en la figura 37 P&ID original Propal S.A Planta 2 son las encargadas de que los baches lleguen a sus tanques con el único inconveniente de que su apertura es manual lo que indica que el operario debe de trasladarse hasta las válvulas para abrir o cerrar el paso del bache interfiriendo al proceso de vaciado. Figura 43. Válvulas manuales

82

2.7. CONCLUSIÓN DEL CAPÍTULO Con el estudio detallado del proceso de desintegración de fibra larga importada que es realizado por el hydrapulper de la sección 41, se deduce que Propal S.A – Planta 2 contaba con un método de preparación optimo cumpliendo con los estándares de calidad, método que fue realizado por la firma francesa Creusot Loire Entreprises que contaba con los recursos necesarios para estandarizar el proceso de desintegración. Hoy en día Propal S.A Planta 2 tiene una deficiencia en el proceso de desintegración por lo que el 50% de la instrumentación no está en funcionamiento , el 17% está instalado pero no es utilizado de una forma adecuada y el 33% está en funcionamiento (figura 44).

El propósito investigativo planteado en este capítulo demuestra la realización del estudio detallado de toda la instrumentación que interactúa en el proceso de desintegración de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2, permitiendo la implementación del método de ingeniería concurrente aprendido en la asignatura de diseño mecatrónico. Implementación del método de ingeniería concurrente aprendido en la asignatura de diseño mecatrónico. Figura 44. Porcentaje de control en la sección 41

83

3. IMPLEMENTACIÓN DEL MÉTODO DE INGENIERÍA CONCURRENTE PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE DESINTEGRACIÓN [21]

3.1. PLANTEAMIENTO DE LA MISIÓN

3.1.1. Descripción del producto. Estudio de la ingeniería conceptual, básica y en detalle para la optimización del proceso de preparación de fibra larga importada logrando la estandarización en la consistencia. 3.1.2. Principales objetivos de marketing. • Optimizar el proceso de preparación de fibra larga importada con la implementación de métodos de supervisión, control a distancia. • Brindar a la industria de Propal S.A una estandarización del 100% en la preparación de fibra larga importada cumpliendo con las normas de calidad. • Lograr que el producto sea de aceptable impacto ambiental. • Servir de referencia para cambios en el futuro. 3.1.3. Mercado primario.

• Corresponde a la empresa Propal S.A – Planta 2.

• A los proveedores de instrumentos de medición y control. 3.1.4. Mercado secundario.

• A la empresa Propal S.A – Planta 1. • Al sector de la industria papelera. • Industrias con la implementación de tecnología basada en controladores lógicos programables “PLC”.

84

3.1.5. Premisas y restricciones. Para enunciar las premisas y restricciones no solo se debe de tomar en cuenta los requerimientos técnicos económicos sino a su vez las necesidades administrativas y cumplimiento de la norma implementada por Propal S.A – Planta 2 de los niveles de consistencia con la finalidad de tener todo un sistema de monitoreo de la sección 41. • La optimización debe cumplir con la implementación de la familia de los PLC marca Allen Bradley por su compatibilidad. • Que sea compatible a los sistemas de monitoreo existentes. • El sistema logre almacenar la recopilación de la producción. • Fácil mantenimiento y control. • La sección sea óptima en la obtención de la consistencia promedios entre 4 y 5% según los estipulados en el ítem 1.3.3 y 1.4 del manual operatorio de Propal S.A – Planta 2. • Lo dispositivos cambiados deben de tener soporte técnico y capacitación en los empleados de la planta. • Conocimiento de las variables del proceso mediante indicadores. • Interfaz sencilla de fácil manejo por el usuario aunque no conozca nada de computación. 3.1.6. Partes implicadas. • Estudiantes ingeniería Mecatrónica, Universidad Autónoma de Occidente.

• Departamento de operación y control de Propal S.A – Planta 2.

• Operarios del hydrapulper. • Área de refinadores (sección 42). • Ingenieros de Propal S.A – Planta 2.

85

3.2. NECESIDADES DE LA EMPRESA A continuación se enuncian en la tabla 33 las necesidades de la empresa respecto a la preparación de fibra larga importada y en la tabla 34 se enumeran las necesidades asignándole un nivel de importancia, correspondiendo el número uno (1) al nivel más bajo y el número cinco (5) al nivel más alto.

Tabla 33. Planteamiento de las necesidades

Planteamiento del cliente Planteamiento de la necesidad Las variables leídas por los

instrumentos no son seguras. Implementar un sistema confiable

para la supervisión. Observo que el operario está

realizando varias funciones mientras se preparar un bache.

La preparación podrá ser realizada de forma automática.

Durante los años que lleva en Propal S.A – Planta 2, la obtención de una

buena preparación de fibra larga depende de la experiencia del

operario, por que los errores son reflejados en la eficiencia de la

producción del papel.

El proyecto de automatización tendrá la facilidad de ser

monitoreado desde el cuarto de control, para conocer el tiempo real de eficiencia y realizar ajustes para

mejoras de la producción.

Existe un riesgo de lesiones personales en algunas operaciones.

Los métodos de operación brindaran seguridad al personal.

Hemos tenido constantes reclamos de los operarios de los refinadores

por que el bache está muy aguado o espeso.

Estandarizar la preparación de fibra larga importada.

La estrategia de control que se ha expuesto para la preparación de fibra

larga importada, no cumple con lo requerido ya que el 50% no funciona.

Realizar una estrategia de control con la implementación de

instrumentos modernos teniendo en cuenta los instrumentos que se encuentran en funcionamiento.

La empresa no tiene estandarizado el método de preparación de fibra

larga importada.

El operario del hydrapulper debe capacitarse adecuadamente para

estandarizar el método. Ingeniaría nos exige más producción ya que para el 2008 la demanda de

papel esta cada vez más alta.

El sistema debe de ser capaz de aumentar la producción de fibra

larga importada en medio acuoso en un 40%.

El sistema de transporte se descarrila cuando no lo uso

adecuadamente.

Diseño de alimentación que permita un proceso continuo.

86

Para comunicar las variables del proceso a otras secciones me toca

llamar o buscar al operario.

Las variables del proceso sean conocidas en forma continua.

Toca estar en constante reporte de la cantidad de fibra larga producida.

El sistema propio contara con un registro de producción.

No existe buena documentación actualizada de los planos y manuales

de la sección 41.

Cumplimiento de las normas ISA y P&ID, con la información pertinente

en el puesto de trabajo y disponibilidad de manuales.

Me gustaría trabajar el proceso en forma continua y discontinua.

El sistema se manejara de forma automática o semi automática, con la selección del modo de trabajo.

Que el sistema cuente con un nivel de tecnología alto para el

mejoramiento de la calidad.

Se necesita un sistema de administración adecuada para el

cumplimiento de la calidad. Existen variables que toca estar

pendiente de los rangos. Sistema de indicación adecuada del

comportamiento de las variables.

El sistema de desintegración consume mucha energía por los continuos arranques del motor.

El sistema de desintegración es de bajo consumo de energía.

Los sistemas anteriormente duraban mucho tiempo en las industria.

Sistema robusto.

El sistema contaba con catálogos y planos P&ID

Sistema con soporte técnico.

Tabla 34. Planteamiento de las necesidades enumeradas

# Necesidades Importancia 1 Implementar un sistema confiable para la

supervisión. 5

2 La preparación podrá ser realizada de forma automática.

5

3 El proyecto de automatización tendrá la facilidad de ser monitoreado desde el cuarto

de control, para conocer el tiempo real de eficiencia y realizar ajustes para mejoras de la

producción.

4

4 Los métodos de operación brindaran seguridad al personal.

5

5 Estandarizar la preparación de fibra larga 5

87

importada. 6 Realizar una estrategia de control con la

implementación de instrumentos modernos teniendo en cuenta los instrumentos que se

encuentran en funcionamiento.

4

7 El operario del hydrapulper debe capacitarse adecuadamente para estandarizar el método.

3

8 El sistema debe de ser capaz de aumentar la producción de fibra larga importada en medio

acuoso en un 40%.

5

9 Diseño de alimentación que permita un proceso continuo.

3

10 Las variables del proceso sean conocidas en forma continua.

5

11 El sistema propio contara con un registro de producción.

4

12 Cumplimiento de las normas ISA y P&ID, con la información pertinente en el puesto de

trabajo y disponibilidad de manuales.

5

13 El sistema se manejara de forma automática o semi automática, con la selección del modo

de trabajo.

4

14 Se necesita un sistema de administración adecuada para el cumplimiento de la calidad.

4

15 Sistema de indicación adecuada del comportamiento de las variables.

4

16 El sistema de desintegración es de bajo consumo de energía.

5

17 Sistema robusto. 5 18 Sistema con soporte técnico. 5

3.3. ESPECIFICACIÓN DE MÉTRICAS Y SUS UNIDADES Luego de realizar un estudio de las necesidades identificadas previamente para encontrar parámetros cuantificables que sirvan de guía para el diseño de automatización de la sección 41, en la tabla 35 se enuncian las métricas con sus respectivas unidades y en la tabla 36 se encuentran las métricas con sus respectivas necesidades

88

Tabla 35. Métricas con sus respectivas unidades

# Metri.

Necesidad relacionada

Métrica Unidades Importancia

1 17 Ciclo de vida. Años. 5 2 2, 3, 7, 9, 13 Los tiempos de

preparación. Minutos. 5

3 1, 3, 5, 10, 11, 15

Precisión. % 5

4 4 Seguridad al personal. Alta / Baja 5 5 16 Consumo de energía. Kw / h 4 6 6 Reutilización de

componentes. Si / No 4

7 2, 3, 10, 11, 13, 14, 15

Estandarización y homologación.

Si / No 5

8 3, 5 Tiempo de muestreo. Seg. 4 9 9, 12, 17, 18 Plan de mantenimiento. Meses. 5 10 8, 11 Productividad. 3m / h 5 11 1, 2, 3 Fiabilidad. Alta / baja 5

Tabla 36. Relación de las métricas con su respectiva necesidad

MÉTRICAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 Ж Ж 2 Ж Ж Ж 3 Ж Ж Ж Ж Ж 4 Ж 5 Ж Ж 6 Ж 7 Ж 8 Ж 9 Ж Ж

10 Ж Ж 11 Ж Ж Ж 12 Ж 13 Ж Ж 14 Ж 15 Ж Ж 16 Ж 17 Ж Ж

NE

CE

SID

AD

ES

18 Ж

89

3.4. BENCHMARKING En el benchmarking se analiza con relación a las satisfacciones de las necesidades del cliente con los competidores, pero primero se observan en la figura 45 los modelos fabricados por cada una de las empresas y luego se analiza en la tabla 37 las tres (3) empresas líderes en la fabricación del hydrapulper. Figura 45. Los Hydrapulper de los competidores

GUANGZHOU HGHY PULP MOLDING SHNIE (ver anexo 7) PACKING CO. LTD (ver anexo 6)

Propal S.A – Planta 2

En el benchmarking se analizan dos fabricantes de hydrapulper el primero marca guangzhou HGHY pulp molding packing co. LTD y la segunda marca es la SHNIE (anexo 4). De igual manera se tiene en cuenta el diseño realizado por la empresa francesa CREUSOT-LOIRE ENTREPRISES el cual se analiza en la tabla 37 dentro del benchmarking, ya que solo contamos con el P&ID de la figura 17. En la tabla 37 se analiza la respuesta dependiendo de las necesidades planteadas, para asignarle un valor, se califica por medio del símbolo (x) lo cual significa que entre mayor cantidad de (x) es una calificación buena.

90

Tabla 37. Benchmarking

# Necesidades Imp.

Gua

ngzh

ou H

GH

Y

Pul

p M

oldi

ng P

acki

ng

Co.

, LT

D

Shn

ie

Pro

pal S

.A –

Pla

nta

2 (a

ctua

lmen

te)

Pro

pal S

.A d

iseñ

o de

cr

euso

t-lo

ire

entr

epris

es

1 Implementar un sistema confiable para la supervisión.

5 xxx xxx xx xxxxx

2 La preparación podrá ser realizada de forma automática.

5 xxxxx xxxxx x xxxxx

3 El proyecto de automatización tendrá la facilidad de ser

monitoreado desde el cuarto de control, para conocer el tiempo

real de eficiencia y realizar ajustes para mejoras de la

producción.

4

xxxx

xxx

x

xxxx

4 Los métodos de operación brindaran seguridad al personal.

5 xxxx

xxxxx

xx

xxxx

5 Estandarizar la preparación de fibra larga importada.

5 xxxxx xxxxx x xxxxx

6 Realizar una estrategia de control con la implementación de

instrumentos modernos teniendo en cuenta los instrumentos que

se encuentran en funcionamiento.

4

xxxx

xxx

xx

xxxx

7 El operario del hydrapulper debe capacitarse adecuadamente para

estandarizar el método.

3

xxxx

xxx

x

xx 8 El sistema debe de ser capaz de

aumentar la producción de fibra larga importada en medio acuoso

en un 40%.

5 x

xx

xxx

xx

9 Diseño de alimentación que permita un proceso continuo.

3 x xxx

91

3.5. EVALUAR EN MEDIDAS LOS PRODUCTOS DE LOS COMPETIDORES En la tabla 38 se analiza las medidas de los competidores con la nuestra, hay que tener en cuenta que existen espacios en blanco lo cual significa que son datos no suministrados por la empresa y N.A lo cual significa que no aplica. Este ítem es el punto de partida para evaluar nuestros valores marginales, por medio de la comparación de los valores dando una idea más clara de lo que es

# Necesidades Imp.

Gua

ngzh

ou H

GH

Y

Pul

p M

oldi

ng P

acki

ng

Co.

, LT

D

Shn

ie

Pro

pal S

.A –

Pla

nta

2 (a

ctua

lmen

te)

Pro

pal S

.A d

iseñ

o de

cr

euso

t-lo

ire

entr

epris

es

10 Las variables del proceso sean conocidas en forma continua.

5 xx xx x xxxx

11 El sistema propio contara con un registro de producción.

4 xx xxx x xxx

12 Cumplimiento de las normas ISA y P&ID, con la información

pertinente en el puesto de trabajo y disponibilidad de

manuales.

4

xxxxx

xxxxx

x

xxxxx

13 El sistema se manejara de forma automática o semi-

automática, con la selección de manejo en la alimentación.

5

xxxxx

xxxxx

x

xxxxx

14 Se necesita un sistema de administración adecuada para el cumplimiento de la calidad.

4 xxxx

xxxx

x

xxx

15 Sistema de indicación adecuada del comportamiento

de las variables.

5 xxx

xxx

xx

xxxxx

16 El sistema de desintegración es de bajo consumo de

energía.

4 xx

xxxxx

xxx

xxxx

17 Sistema robusto. 4 x xx xxxx xxxxx 18 Sistema con soporte técnico. 4 xxxxx xxxxx xx Xxxx

92

más eficiente para la estandarización del proceso de preparación de fibra larga importada. Tabla 38. Valores entre los competidores

3.6. ASOCIACIÓN DE LOS VALORES MARGINALES E IDEALES Tabla 39. Identificación de los valores marginales e ideales

# metri

Necesi. Relacio.

Métrica Unid. Valores marginales

Valores ideales

1 17 Ciclo de vida. Años 10 <30 2 2, 3, 7, 9, Los tiempos de Minut. 20 >15

# Métrica Imp.

Unid.

Gua

ngzh

ou H

GH

Y P

ulp

Mol

ding

Pac

king

Co.

, LT

D

Shn

ie

Pro

pal S

.A –

Pla

nta

2 (a

ctua

lmen

te)

Pro

pal S

.A d

iseñ

o de

cr

euso

t-lo

ire e

ntre

pris

es

1 Ciclo de vida. 5 Años 10 15 20 30 2 Los tiempos de

preparación. 5 Minutos 20 15

3 Precisión. 5 % 100 100 20 98 4 Seguridad. 5 Alta /

Bajo Alta Alta Bajo Alta

5 Consumo de energía. 4 Kw / h 34 7.5 17.6 17.6 6 Reutilización de

componentes. 4 Si / No

7 Estandarización y homologación.

5 Si / No si si no si

8 Tiempo de muestreo. 4 Seg. 9 Plan de

mantenimiento. 5 Meses 6 4 1 2

10 Productividad. 5 3m / h 1.7 20 35 35 11 Fiabilidad. 5 Alta /

baja Alta Alta baja baja

93

13 preparación. 3 1, 3, 5, 10,

11, 15 Precisión. % 10 100

4 4 Seguridad. Alto / Bajo

Bajo Alto

5 16 Consumo de energía.

Kw / h 34 >7.5

6 6 Reutilización de componentes.

Si / No Si No

7 2, 3, 10, 11, 13, 14,

15

Estandarización y homologación.

Si / No No Si

8 3, 5 Tiempo de muestreo.

Seg.

9 9, 12, 17, 18

Plan de mantenimiento.

Meses 1 <6

10 8, 11 Productividad. 3m / h 1.7 <35 11 1, 2, 3 Fiabilidad. Alto /

bajo Bajo Alto

En este punto se plantea los valores que más favorecen al proceso de estudio de optimización del proceso de la preparación de fibra larga importada logrando el desarrollo del proyecto. 3.7. DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL En la caja negra se anuncia de manera general las entradas del sistema y las salidas, con el fin de dividir el problema en sub-problemas como se observa en el diagrama de la figura 46. Existen cuatro entradas: energía, materia, señal y set point; en la salida se observa que es un suministro continuo de fibra larga en medio acuoso con una consistencia estandarizada del 4.5%, siendo el mayor interés del cliente (Propal S.A – Planta 2) y la visualización de las variables en otros puntos de la planta.

94

Figura 46. Diagrama de la caja negra

3.7.1. Descomposición de sub problemas. Luego de hacer la caja negra se procede con la descomposición del problema en sub-sistemas logrando describir las funciones de cada elemento para lograr la función principal, teniendo en cuenta que no se especifica ninguna de las funciones solo se enuncia el cómo debe cumplirlas. En el diagrama de la figura 47 se observa la descomposición del problema para logra clarificar de una manera sencilla la finalidad del proceso.

P

roce

so d

e de

sint

egra

ción

de

fibra

larg

a im

port

ada

Energía (voltios)

Señales (sensores)

Material (Fibra larga

y aguas blancas)

Suministro continuo ó discontinuo de

fibra larga en medio acuoso con una

consistencia promedio del 4.5 %

Visualización de las variables del

Set Point

95

Figura 47. Diagrama de la descomposición funcional

3.8. BÚSQUEDA EXTERNA En la búsqueda externa se encontró que en la industria se implementa la lógica cableada y la lógica programada, pero con mas utilidad la lógica programada siendo empleada en la industria para procesos de control con beneficios como los de trabajar en espacios reducidor, procesos de producción periódica cambiantes, instalaciones de procesos complejos y amplios, etc. 3.8.1. Implementación del “PLC”. En la búsqueda externa se encontró información que proporciona la implementación de equipos de control como el “PLC” (controlador lógico programable), dispositivo que cumple con las necesidades del cliente. Se logro la entrevista de los ingenieros Álvaro Páez, Filemón Aranda, Jorge Rivas con un nivel de experiencia alta en la industria papelera lo cual sugieren la implementación de un “PLC” por ser dispositivos que cumplen con los requerimientos del cliente (Propal S.A – Planta 2), pero también se hace una búsqueda en el mercado encontrando una gran variedad.

Aceptar energía

Energía (Voltios)

Señales (sensor

Material (Fibra larga y aguas

blancas)

Convierte energía en movimiento rotacional

Consistencia

Nivel

Caudal

Set Point

Acondicionamiento de señal

Suministro continuo ó discontinuo de

fibra larga en medio acuoso con una

consistencia promedio del 4.5 %

Visualización de las variables del

proceso

Estrategia de control

Acondicionamiento de protocolo

Selección continuo /

discontinuo

Guardar datos de producción

Almacenar material en el hydrapulper

Válvulas

96

Otro factor importante es la programación del PLC ya que no requiere de conocimientos informáticos, y existen tres métodos muy conocidos para este proceso que son: • Lenguaje de lista de instrucciones (memorias).

• Lenguaje de esquema de contactos (Ladder). • Grafcet. En la tabla 40 se observa la comparación de los “PLC” con nuestro sistema actual. Tabla 40. Comparación del sistema actual y sistema programable

Características Sistema Actual PLC Flexibilidad de adaptación al proceso Baja Alta

Hardware estándar para distintas aplicaciones No Si Posibilidades de ampliación Baja Alta

Interconexiones y cableado exterior Mucho Poco Tiempo de desarrollo del proyecto Largo Corto

Posibilidades de modificación Difícil Fácil mantenimiento Difícil Fácil

Herramientas para pruebas No Si Stocks de mantenimiento Medios Bajos

Modificaciones sin interrumpir el proceso No Si Costes para pequeñas serie Alto Bajo

Estructuración en bloques diferentes Difícil Fácil Para la realización de la búsqueda externa se investigo en revistas, documentos y internet información relacionada con el gremio papelero logrando abarcar varias fuentes de información para obtener un mejor enfoque del problema. 3.8.2. Tecnología dispuesta en el mercado. La tecnología que hoy se encuentra en el mercado es de gran variedad, pero en nuestro caso se necesita que cumpla con las necesidades del cliente (Propal S.A – Planta 2) que requiere la automatización del proceso de preparación de fibra larga importada. En conclusión el mercado ofrece mucha variedad de instrumentación, métodos, comunicación, etc. Para lograr una optimización en el proceso tenemos en cuenta la búsqueda interna la cual no acerca más a la solución.

97

3.9. BÚSQUEDA INTERNA 3.9.1. Método. Encontramos la necesidad de implementar parte del control de la empresa Creusot Loire Entreprises que hasta hace un tiempo funcionaba como se observa en la figura 17, este método de control cumplía con los requisitos del proceso de estandarización de los porcentajes de consistencia. Se encontró que el método implementado hoy en día para medir las pocas variables, controlar y accionar los elementos se encuentra en malas condiciones como se observa en la figura 48 por lo que se propone por el estudiante la implementación de un “HMI” brindando al operario seguridad, ergonomía, calidad del proceso, etc. Figura 48. Panel de control del hydrapulper

3.9.2. Antecedentes de dispositivos ya implementados. El Ingeniero Álvaro Páez compartió su experiencia adquirida en la implementación del “PLC”, dispositivo de iniciación para la automatización de la sección 41. El PLC es un elemento que actualmente es utilizado en otras secciones de la empresa siendo un dispositivo de gran necesidad para automatizar la sección 41, asumiendo que Propal S.A – Planta 2 cuenta con un PLC de marca Allen Bradley. En la parte de instrumentación se estudio toda la parte eléctrica, mecánica, hidráulica, neumática y de control de cada uno de los instrumentos implicados en el proceso de desintegración de fibra larga importada, este estudio se lleva a cabo para saber si es necesario el remplazo del instrumento para lograr la estandarización y calidad de la pulpa.

98

3.9.3. Red de control. Para el control de procesos en Propal S.A – Planta 2 existe la empresa ABB encargada de efectuar dicha función con la utilización de una red de control como se observa en la figura 49. Figura 49. Red de control de Propal S.A – Planta 2

La estrategia de control que se implementa en la sección 41 puede ser llevada hasta el punto de implementarla a la red de control sin inconvenientes. 3.10. GENERAR CONCEPTOS DE SOLUCIÓN Con la búsqueda de generar buenos conceptos para la solución de un sub-problema obteniendo un resultado más preciso y directo. � Tipo de tecnología: • Allen Bradley PLC (control lógico programable).

• Siemens PLC (control lógico programable). • Temecanique PLC (control lógico programable). � Procesamiento de instrucciones: • Ladder.

99

• Grafcet. � Plataforma de desapilado de fibra larga

• Fija.

• Móvil. • Banda transportadora. � Suministro de fibra larga • Por paca.

• Granel. � Tipo de dilución de la fibra larga: • Introducción al tanque directamente.

• Introducción antes del transmisor de consistencia. • Introducción de vapor. � Transmisor de consistencia (ver anexo 8): • Disco rotativo.

• Paleta rotativa. • Paleta. • Tipo de sable. � Estrategia de control: • Secuencial.

• Regulatorio. • Mandos. � Visualización de variables

100

• Indicadores análogos.

• Indicadores digitales. • Toch panel. Con los anteriores conceptos generados de sub-funciones críticas se llego al árbol de clasificaciones brindando una idea más clara de los sub-problemas (figura 50).

Figura 50. Árbol de clasificaciones

(a)

(b)

Tipo de tecnología Siemens PLC (control lógico programable)

Procesamiento de instrucciones

Ladder

Plataforma de desapilado de

fibra larga

Fija

Móvil

Banda transportadora

Temecanique PLC (control lógico programable)

Allen Bradley PLC (control lógico programable)

Grafcet

101

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

Suministro de fibra larga

importada

Por pacas

A granel

Tipo de dilución de fibra larga

Introducción al hydrapulper directamente

Introducción antes del transmisor de

consistencia

Introducción de vapor

Transmisor de consistencia

Disco rotativo

Paleta rotativa

Paleta

Tipo de sable


Secuencial

Mandos

Regulatorio

102

(h)

3.11. COMBINACIÓN DE CONCEPTOS Con la combinación de conceptos el método suministra una manera sistemática de considerar combinaciones de fragmentos de soluciones como se observa en la figura 51.

Visualización de variables

Indicadores análogos

Indicadores digitales

Toch panel

103

Figura 51. Diagrama de combinación de conceptos

Concepto (a)

Tipo de tecnología

Procesamiento de

instrucciones

Plataforma de desapilado

Suministro de fibra

larga

Tipo de dilución

Transmisor de

consistencia



Allen Bradley


Móvil

Ladder Fija Por pacas Introducc. directa al tanque

Rotativo Secuencial Análogo

Granel Introducc. antes del

transmisor

Introducc. de vapor

Paleta rotativa

Paleta

Tipo sable

Regulatorio

Toch panel

Digital

Mandos Temecanique

Siemens Grafcet

Tipo de tecnología

104

Continuación figura 51. Diagrama de combinación de conceptos

Concepto (b)

Tipo de tecnología

Procesamiento de

instrucciones


Suministro de fibra

larga

Tipo de dilución

Transmisor de

consistencia




Móvil

Fija Por pacas Introducc. directa al tanque



transmisor

Introducc. de vapor

Paleta rotativa

Paleta

Tipo sable

Regulatorio

Toch panel

Digital

Mandos

Allen Bradley

Ladder

Temecanique

Siemens Grafcet

105


Concepto (c)

Tipo de tecnología

Procesamiento de

instrucciones


Suministro de fibra

larga

Tipo de dilución

Transmisor de

consistencia




Móvil

Fija Por pacas Introducc. Directa al

tanque


Granel Introducc. Antes del transmisor

Introducc. de vapor

Paleta rotativa

Paleta

Tipo sable

Regulatorio

Toch panel

Digital

Mandos

Allen Bradley

Ladder

Temecanique

Siemens Grafcet

106


Concepto (d)

Tipo de tecnología

Procesamiento de

instrucciones


Suministro de fibra

larga

Tipo de dilución

Transmisor de

consistencia




Móvil




transmisor

Introducc. de vapor

Paleta rotativa

Paleta

Tipo sable

Regulatorio

Toch panel

Digital

Mandos

Allen Bradley

Ladder

Temecanique

Siemens Grafcet

107


Concepto (e)

Tipo de tecnología

Procesamiento de

instrucciones


Suministro de fibra

larga

Tipo de dilución

Transmisor de

consistencia




Móvil




transmisor

Introducc. de vapor

Paleta rotativa

Paleta

Tipo sable

Toch panel

Digital

Mandos

Allen Bradley

Ladder

Temecanique

Siemens Grafcet Regulatorio

108

3.12. SELECCIÓN DE CONCEPTOS La matriz de tamizaje (tabla 41) es la herramienta con la cual se brinda la comparación de conceptos con relación a la de referencia, dicha decisión es tomada por las necesidades del cliente y criterio del estudiante. Los criterios seleccionados han surgido de las experiencias, criterio de los ingenieros y obreros encargados de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2. 3.12.1. Evaluación de conceptos según la referencia. la evaluación de

conceptos es realizada en la matriz de tamizaje dependiendo de la referencia. Los criterios seleccionados son los siguientes: - Durabilidad: Tiempo de vida útil del proyecto implementado en la sección 41 (Propal S.A – Planta 2). - Fácil de manejar: que el sistema sea de fácil entendimiento al personal de operación. - Compatibilidad con instrumentos actuales: que la nueva tecnología acople de manera fácil de igual manera las condiciones para protocolos en futuro. - Tiempo de muestreo: es el tiempo que cada instrumento es monitoreado para conocer sus variables, esto depende Propal S.A – Planta 2. - Estandarización: es la seguridad del cumplimiento de los rangos establecidos por la empresa y normas de calidad. - Mantenimiento: rango de tiempo en que al instrumento se le realiza una verificación de estado mecánico, eléctrico, neumático, hidráulico logrando hacer calibraciones. Evitando los percances de tiempo muerto. - Precisión de las variables medidas: calidad de la señal transmitida por los instrumentos a otras secciones de la planta. - Costo de implementación y marcha: costos que se requiere para que el proyecto sea efectuado en caso de que sea aceptado por ingeniería.

109

Tabla 41. Matriz de tamizaje

Concepto seleccionado

Criterio de selección a b c d e Durabilidad 0 - 0 0 +

Fácil de manejar 0 0 0 0 + Compatibilidad con instrumentos

actuales - - - 0 -

Tiempo de muestreo - 0 - 0 0 Estandarización - + - 0 0 Mantenimiento - + 0 0 0

Precisión en las variables medidas - - - 0 0 Costo de implementación y marcha + + + 0 +

Suma + 1 2 1 0 3 Suma 0 2 2 3 8 4 Suma - 5 3 4 0 1

Puntuación neta

-4 -1 -3 0 2

rango 5 3 4 2 1

¿Continúa? no si no si si En la anterior tabla se observa que cada concepto tiene una calificación correspondiente al criterio de selección, estas significan: +: Mejor que 0: Igual que -: Peor que 3.12.2. Calificación de concepto. A continuación en la tabla 43 se observa la suma ponderada de las calificaciones para determinar el rango del concepto, en la columna de calificación el diseñador (estudiante) a asignado un puntaje que se explica en la tabla 42: Tabla 42. Escala del significado de la calificación

Desempeño relativo Calificación Mucho peor que la referencia 1

Peor que la referencia 2 Igual que la referencia 3 Mejor que la referencia 4

Mucho mejor que la referencia 5

110

Tabla 43. Matriz de puntuación de concepto Concepto b Concepto d Concepto e

Criterio de selección

Peso Calificación Puntación ponderada

Calificación Puntación ponderada

Calificación Puntación ponderada

Durabilidad 10% 2 0.2 3 0.3 3 0.3 Fácil de manejar 10% 3 0.3 3 0.3 4 0.4

Compatibilidad con instrumentos

actuales

5% 2 0.10 4 0.2 2 0.10

Tiempo de muestreo

5% 3 0.15 3 0.15 3 0.15

Estandarización 25% 3 0.75 3 0.75 3 0.75 Mantenimiento 20% 2 0.4 3 0.6 3 0.6 Precisión en las

variables medidas 15% 3 0.45 3 0.45 3 0.45

Costo de implementación y

marcha

10% 2 0.2 3 0.3 2 0.2

Puntuación total 2.55 3.05 2.95 Rango 3 1 2

¿Continua? No Desarrollar No

111

3.13. DISEÑO DETALLADO El diseño detallado se encuentra a continuación en los capítulos 4, 5 y 6 como en los anexos 13, 14, 15 y 17. 3.14. PROTOTIPADO El prototipado se encuentra ilustrado en el P&ID (anexo 17) y en el capitulo 6 donde se demuestra las pantallas de la seccion 41 de Propal S.A – Planta 2. 3.15. CONCLUSION DEL CAPITULO Al implementar el método de ingeniería concurrente se logra identificar las verdaderas necesidades del cliente (Propal S.A – Planta 2) por lo que es la parte integral en la fase de desarrollo dando como resultando la guía para establece las especificaciones de una manera jerárquica, brindando un canal de información de alta calidad para el proceso y asegurando un enfoque a las necesidades.

Con las especificaciones necesarias se plantean un análisis preciso y mesurable de lo que el proceso de desintegración de fibra larga importada obteniendo el éxito ante otros fabricantes o métodos.

El propósito de este capítulo es aclarar el problema y descomponerlo en subproblemas más simples mediante una búsqueda externa e interna reflejando soluciones del proceso por medio del cumplimiento de los pasos aprendidos en diseño mecatronico.

112

4. PROPONER LAS ESTRATEGIAS DE CONTROL DETALLADO PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO.

4.1. IMPLEMENTACIÓN DE NORMAS Y ESTUDIO DE VIABILIDAD TÉCNICA En el estudio de optimización del proceso de preparación de fibra larga importada que se realiza en Propal S.A – Planta 2 se recomienda la implementación de los pasos a continuación que son establecidos por el Ingeniero Filemón con lo cual se pretende normalizar los procesos industriales de planta 2. • P&ID de la sección 41. • Plano lógico de la sección 41. • Esquema de cadena de la sección 41. • Esquema tipo de la sección 41. • “HMI” (interface hombre maquina) del proceso de desintegración de fibra larga importada. Cada uno de estos pasos es revisado por los ingenieros Filemón Aranda, Jorge Rivas, Álvaro Páez e instrumentista Juan Carlos Fernández. En los procesos industriales se emplean un sistema de símbolos con el objetivo de transmitir de una manera fácil y compleja un proceso en específico. ISA (Sociedad de Instrumentación, Sistemas y Automática) ha estandarizado los símbolos de una manera compleja según la norma ANSI/ISA S5.1 1984 (R 1992) [9]. En la tabla 44 se observa el significado a los símbolos con los cuales se trabaja en P&ID, para el estudio de automatización de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2.

113

Tabla 44. Símbolos que indican la posición de montaje en que se encuentra el instrumento

Montado en tablero (normalmente accesible al

operador)

Montado en campo

Ubicación auxiliar (normalmente

accesible al operador) Instrumento discreto o

aislado Display

compartico control

compartido

Función de computadora

Control lógico programable

En la tabla 45 se observa el significado de cada una de las letras con las cuales se asigna un elemento con su respectivas funciones en el P&ID. Tabla 45. Índice de letras

1er. letra 2da. letra 3er. letras 4ª.letra 5ª. letra A Análisis alarma B Detector de

llama

C Conductividad Controlador D Densidad Retardo-

diferencia

E Voltaje Elemento primario

F Flujo G graduación Ind. Local H Manualmente Alto I Corriente Indicador J Potencia K Corriente Estación

de control

L Nivel Luz piloto Bajo M humedad Motor medio

114

N Consistencia O A escoger Orificio P Presión Punto de

prueba

Q Cantidad o foto celda

Contador

R Radioactividad Registrador S Velocidad o

frecuencia Switche

transmisor interruptor

T Temperatura U Multivariable Multifunción V Viscosidad válvula W Peso, fuerza,

torque Pozo

X Estado Y A escoger Relé

operacional Convertidor

Z Posición Elemento final

4.2. ESTUDIO DE PROVEEDORES ACTUALES En el estudio de los proveedores actuales se tiene en cuenta factores como son el soporte técnico, distribuidores, representantes de ventas, costo, fácil de manejar, confiabilidad, etc. Por lo que se presenta una cotización de los elementos que se implementaran en la sección 41 al ingeniero Filemón Aranda. 4.3. VERIFICAR LA INGENIERÍA DEL DETALLE PARA POSIBLES CAMBIOS Los cambios que se encontraron en el estudio de automatización de la sección 41 indican los posibles instrumentos a reemplazar o reutilizar. Para el conocimiento de los posibles cambios se asignan una serie de colores (tabla 44) en los planos “P&ID” el significado es establecido por el Ingeniero Álvaro Páez [15].

115

Tabla 46. Significado de colores del P&ID

Significado de colores del P&ID de la figura 52 Naranja Reutilizar

Rojo Nuevo Negro Dejar quieto

Para observar mejor lo cambios realizador de la sección 41, en la parte final del proyecto se encuentra el plano. 4.4. CONCLUSIÓN DEL CAPITULO La implementación de normas en la sección 41 establece una forma directa de entender el proceso de desintegración de fibra larga importada y cumple con estándares de calidad, normas que actualmente existen en otras secciones de la planta. En el estudio de la sección 41 se implementa la norma ANSI/ISA S5.1 1984 (R 1992) para la elaboración del “P&ID” un entendimiento claro de la función de cada elementos del proceso con sus respectivos mandos también se establecieron parámetros de colores con respecto a los planos realizados. Con la realización de este capítulo se tiene en cuenta una serie de normas que ayudas al estudio brindando seguridad al proceso.

116

5. GENERACIÓN DE ALGORITMOS DE PROGRAMACIÓN Y PLANOS DEL PROCESO AUTOMATIZADO

5.1. MANEJO DE PROGRAMAS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL DISEÑO En la sección de diseño se utiliza una serie de programas que la universidad brinda de igual manera que Propal S.A – Planta 2: • Auto Cad: Implementado para la elaboración del plano P&ID, lógico, eléctrico y esquema de cadena (Universidad Autónoma de Occidente). • RSLogix: Implementado para la elaboración de programa de PLC Allen Bradley. (Universidad Autónoma de Occidente y Propal S.A – Planta 2). • Microsoft Proyect: Implementado para elaborar el cronograma con Propal S.A – Planta 2 (Universidad Autónoma de Occidente). • Proyect Manager: Simulador de HMI para la elaboración de las pantallas de Propal S.A – Planta 2. (Demo). • Microsoft Office: Paquete implementado para la elaboración de trabajo y tablas. (Propio). 5.2. PLANOS DE LA ESTRATEGIA DE CONTROL DE LA SECCIÓN 41 EN

PROPAL S.A – PLANTA 2 A continuación se explican las estrategias de control que se encuentran en el P&ID de la figura 52, con el fin de iniciar la programación de la estrategia de control logrando la estandarización de la preparación de la fibra larga importada de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2. Antes de dar inicio a la explicación de la estrategia de control de la sección 41 se entiende que: • El estado de las foto celdas son el siguiente:

o 1: Cuando no hay objeto.

o 0: Cuando hay un objeto.

117

• Los estados altos y bajos:

o Alto: Da a entender la apertura de la válvula o encendido de dispositivo.

o Bajo: Da a entender el cierre de la válvula o apagado de dispositivo.

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Figura 52. P&ID automatizado de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2

119

En la tabla 47 se explican la simbología que se implementa en los planos lógico y la forma de leerlos. Tabla 47. Significado de simbología utilizados en los planos lógicos

SÍMBOLO SIGNIFICADO

Señal interna del PLC

Señal de entrada al PLC

Señal de salida del PLC

Unión de conexión

Pulso

Set – reset

And

or

Entrada negada

Contador

temporizador

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En el anexo 13 se observan los planos lógicos, en el anexo 14 el esquema de cadena y en el anexo 15 el esquema tipo lo cual describen el funcionamiento de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2 y en el anexo 15 se observa el manual de mantenimiento.

5.3. CALCULO DE OBTENCIÓN DE CONSISTENCIA

A continuación de explican las formulas para la obtención del porcentaje de consistencia dependiendo del nivel del tanque y la introducción de pacas de fibra larga importada.

*100 Donde: x= nivel del tanque del hydrapulper en porcentaje. L= litros; .

. Kg= peso del número de pacas a introducir; donde cada paca pesa aproximadamente 250 Kg. Z= peso de las pacas + peso de los litros.

Ejemplo de demostración: se tiene el nivel de tanque en un 80% y se introducen 7 pacas de fibra larga importada.

Equivalen que el nivel del 80% se encuentra 28.000 litros de aguas blancas

121

Este valor indica que con un nivel del 80% y la introducción de 7 pacas de fibra larga importada se logra obtener una consistencia del 5.8%. Ahora en la figura 53 se demuestra el porcentaje del nivel con respecto a los litros correspondientes. Figura 53. Gráfica de caudal Vs. consistencia

5.4. CONCLUSIÓN DEL CAPITULO

Brindar un detalle más preciso de la instrumentación que se remplazaría, reutilizaría o quedaría como actualmente está trabajando por medio de la ilustración del P&ID y los planos lógicos establece. Obtener una selección de equipos con el análisis del ingeniero Javier Balanta para tomar la mejor decisión, teniendo en cuenta las especificaciones técnicas mínimas requeridas, que dependen de las necesidades específicas de la empresa.

122

6. IMPLEMENTACIÓN DEL “HMI” EN LA SECCIÓN 41 DE PROPAL S.A – PLANTA 2 (MANUAL DE USUARIO)

6.1. CONVENCIONES PARA LOS MANDOS SOBRE EL HMI

Es necesario explicar que en la pantalla 1 (figura 54-a), pantalla 2 (figura 54-b) son las encargadas de representar el modo continuo y la pantalla 1 (figura 55-a), pantalla 2 (figura 55-b) son cuando se trabaja en modo discontinuo. Los “HMI” son las formas en que los operarios van a conocer cada paso del proceso como también el valor de sus variables por lo cual debe de ser muy fácil de entender.

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Figura 54-a. Pantalla 1 HMI en modo continuo

124

Continuación Figura 54-b. Pantalla 2 HMI en modo continuo

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Figura 55-a. Pantalla 1 HMI en modo discontinuo

126

Continuación Figura 55-b. Pantalla 2 HMI en modo discontinuo

127

En las pantallas 1 y 2 de las figuras 54 y 55 aparece el símbolo de “STOP” que significa el paro de emergencia en caso de algún tipo de accidente, acción realizada solamente por el operario. Cada una de las pantallas se explica paso a paso y de forma general se establece el estado de los dispositivos de las pantallas principales 1 y 2 que trabaje sea en modo continuo o discontinuo de la siguiente forma: • Estado activado (On): Es cuando la bomba, motor o elemento de medición aparece de color verde (figura 56). • Estado apertura (abierta): Es cuando la válvula aparece de color verde (figura 56). • Estado inactivo (Off): Es cuando la bomba, motor o elemento de medición aparece de color gris como se observa en las figuras 54 y 55. • Estado cerrado (cierre): Es cuando la válvula aparece de color gris como se observa en las figuras 54 y 55. • Estado crítico (alarma): Es cuando la bomba, motor o elemento de medición no está funcionando bien apareciendo de color rojo (figura 57). • Estado crítico (alarma): es cuando la válvula no está cerrando o abriendo correctamente por lo que aparece como en la figura 57. Figura 56. Indicación de estado activo de los dispositivos de las pantallas 1 y 2

Figura 57. Indicación de estado de alarma de los dispositivos de las pantallas 1 y 2

Para trabaja el proceso de desintegración de fibra larga importada, el operario dispone de dos modalidades, el modo continuo: que se entiende cuando el

128

proceso funciona de forma automática o modo discontinuo: se entiende cuando el proceso se trabaja manualmente, a continuación se observa los pasos de cada modalidad de trabajo. • Modo continua (automático):

o Alistamiento de materiales.

o Indicación por medio de “Touch Panel” que el bache está listo para vaciar. o Evacuación de la pulpa. o Lavado de líneas. o Nuevo ciclo “Reset”. • Modo discontinua (manual):

o Alimentación de aguas blancas.

o Introducción de pacas de fibra larga importada. o Desintegración. o Análisis de consistencia. o Evacuación de la pulpa. o Lavado de líneas. o Nuevo ciclo “Reset”. 6.2. ANÁLISIS DEL MENÚ PRINCIPAL DE LAS PANTALLAS 1 Y 2 DEL HMI [14] En este capítulo se explica el menú principal que costa de una serie de iconos que se encuentra localizado en la parte inferior de las pantallas de las figuras 55 y 56. 6.2.1. Entrega de turno. Cada vez que se entrega o recibe turno el operario del hydrapulper debe ingresar sus datos como se observa en la figura 58.

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Figura 58. Pantalla HMI para la entregar o recibir turno

Si el operario no selecciona la opción de entregar turno o recibir turno aparece un mensaje de advertencia que se observa en la figura 59. Figura 59. Pantalla de advertencia de selección de recibir o entrega

En caso que el operario ingrese incorrecto sus datos el sistema indica que vuelva a intentarlo de nuevo, como aparece en la figura 60. Figura 60. Pantalla de advertencia de datos incorrectos

Cuando se ingresa correctamente los datos el sistema queda habilitado para trabajar en el hydrapulper.

130

6.2.2. Bloquear pantallas. Esta opción de bloquear pantalla en ningún momento bloquea el proceso de desintegración de fibra larga importada, opción de gran importancia que evita que personal ajeno al área manipule el sistema. Cada vez que se bloquean las pantallas se puede dar “click” en cualquier parte apareciendo el mensaje de la figura 61, teniendo en cuenta que solo se desbloquea ingresando los datos del operario de turno para volver a tener las pantallas habilitadas. Figura 61. Mensaje de desbloqueo de pantallas

En caso de ingresar los datos incorrectos aparece la pantalla de la figura 60 para que vuelva a ingresar sus datos. 6.2.3. Alarmas. Opción de mucha importancia con el fin de tener conocimiento de las alarmas del sistema, en la figura 62 se observa la pantalla de alarmas cuando no hay ninguna activada. Figura 62. Pantalla de alarmas en reposo

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6.2.4. Ejemplo de activación de alarma. Cuando se activa alguna alarma inmediatamente se da “click” en alarmas y aparece la pantalla de la figura 63 indicando el problema con la aparición del renglón en rojo y una sirena al lado izquierda, se procede a apaga la alarma con el icono que se encuentra a la derecha lo que corresponde en este ejemplo a desactivar el desintegrador y se pasa a modo discontinuo para revisar el problema, en caso de que este trabajando en modo discontinuo solo se apaga la alarma para proceder a revisar el problema. Figura 63. Ejemplo de alarmas

6.2.5. Historial. En esta opción el sistema primero le pregunta que elección desea hacer si saber el historial de pacas de fibra larga importada y pulpa o el historial de los turno (figura 64). Figura 64. Pantalla de selección de historial

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Si desea ver el historial de las pacas de fibra larga importada y pulpa producida se da “click” en aceptar de dicha sección apareciendo la pantalla de la figura 65. Figura 65. Pantalla del historial de pacas de fibra larga importada y pulpa producida

En la parte inferior de la pantalla de la figura 65 aparece el icono para volver a la pantalla principal en que se encuentre. También cuenta con un historial de los turnos para tener conocimiento de las horas en que el operario comienza y termina los procesos de hydrapulper (figura 66), esta pantalla tiene la opción de imprimir el listado en el icono "print" y para salir de ella cuando se da “click” en guardar. Figura 66. Pantalla de historial de turnos

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6.2.6. Preparación. Este icono el más importante del proceso por que cuenta con la opción de realizar la preparación del bache como se muestra en la figura 67 por los que solo tiene acceso los ingenieros autorizados para cambiar dichos valores. Cuando se está editando los valores, cada uno de ellos tiene un determinado rango, si esos valores ingresados se salen del rango establecido aparece un mensaje que se observa en la figura 60.

Nota: En cada sección de editar se aclara, si aplica a los dos modos de trabajo sea continuo o discontinuo. Figura 67. Pantalla de selección para editar valores

En la sección de porcentaje de consistencia, se da “click” en editar apareciendo la pantalla de la figura 68 con la opción de dar un valor de consistencia deseado teniendo en cuenta que el sistema solo recibe valores de porcentaje desde 3.5% hasta 6.0%, esto se hace para tener un control ante el proceso de análisis de consistencia, en caso de ingresar ningún valor el sistema por defecto suministra un valor de 4.7%, para salir de la pantalla se da “click” en aceptar para que vuelva a la pantalla de editar valores. Opción aplicable para trabaja en modo continuo y discontinuo.

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Figura 68. Pantalla para editar porcentaje de consistencia

Cuando se da “click” en editar de la sección de pacas de fibra larga importada aparece la pantalla de la figura 69, con la opción de editar el número de pacas que se suministran por bache entre 7 pacas como mínimo y 9 pacas como máximo, por defecto el sistema siempre suministra 8 pacas de fibra larga importada en caso de no ingresar datos. Opción aplicable solo cuando se trabaja en modo continuo. Figura 69. Pantalla para editar número de pacas por bache

Cuando se da “click” en editar de la sección de tiempo de desintegración para la recirculación hay que tener en cuenta que esta opción define el tiempo en que desintegra las pacas de fibra larga importada para iniciar el proceso de recirculación de la pulpa hacia el tanque del hydrapulper

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Los tiempos que aparecen para editar en las figuras 70 no pueden exceder los 10 minutos y por defecto el sistema siempre estable un tiempo de 5 minutos. En caso de no ingresar un tiempo. Opción aplicable cuando se trabaja en modo continuo y modo discontinuo. Figura 70. Pantalla para editar tiempo de desintegración de la fibra larga importada para iniciar la recirculación

Cuando se da “click” en editar de la sección de tiempo en que se obtiene la consistencia para iniciar el vaciado aparece la pantalla de la figura 71 opción que define el tiempo en que recircula la pulpa después de haber obtenido el porcentaje de consistencia deseado, esto se realiza para que el bache se homogenice completamente, cumplido el tiempo, el sistema indica que la preparación se encuentra lista para vaciar por medio de "led" que aparece en el HMI. Los tiempos que aparecen para editar en las figuras 71 no pueden exceder los 10 minutos y por defecto el sistema siempre estable un tiempo de 5 minutos. En caso de no ingresar un tiempo. Opción aplicable cuando se trabaja en modo continuo y modo discontinuo.

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Figura 71. Pantalla para editar el tiempo de obtención de consistencia para el vaciado

6.2.7. Monitoreo. Existen dos formas de observar el estado de los elementos, a continuación se explican: o Como se explico en el capítulo 6.1 (figura 55 Y 56) que consta de ver los estados por medio del “HMI”. o La opción de monitoreo que se encuentra en el menú principal que se explica a continuación. En la parte inferior de la pantalla de la figura 55 Y 56 aparece una opción que se llama monitoreo cuando se da “click” en ella aparece la pantalla de la figura 72, en ella se encuentra tres columnas: • La primera columna indica el elemento del proceso. • La segunda columna indica el modo de trabajo en que se encuentre (continuo, discontinuo o lavado) cambiando dependiendo de la elección realizada por el operario. • En la tercera columna se encuentra el estado del los elementos cuando son bombas, motores o dispositivos de medición aparece como activado indicando que el elemento se encuentra en funcionamiento de lo contrario se encuentra desactivado. Para las válvulas aparece como abierta indicando el paso de fluido y cerrada indicando el bloqueo del paso de fluido.

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• Para salir de la pantalla solamente se cierra. Figura 72. Estado de los elementos en reposo de las pantallas principales

6.2.8. Simulación. A continuación se simula cuando se realiza una evacuando de pulpa hacia el tanque 4103S en modo continuo (figura 73), el renglón de los elementos que se encuentran en funcionamiento aparece de color verde, en la segunda columna aparece el modo en que se está trabajando y en la tercera columna aparece que elemento se encuentra activado o que válvula está abierta. Figura 73. Simulación de evacuación de pulpa al tanque 4103S

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6.2.9. Ver valores de medición de los instrumentos. Existen dos formas de observa los valores de medición de los elementos: o Como se explico en el capítulo 6.1 (figura 55 Y 56) que consta de ver los valore por medio del HMI. o En la opción de ver valores de medición que se encuentra en el menú principal. 6.2.10. Ver valores de medición cuando se trabaja en modo continuo. En la figura 74 se observa la pantalla de medición de las variables y se describe de la siguiente forma: • Columna verde: Indica al operario el porcentaje de consistencia del proceso por medio del gráfico y con un valore numérico que se encuentra en la parte inferior de la columna, esta medición es tomada directamente del instrumento. • Columna azul: Indica al operario el porcentaje de consistencia deseado (set point) por medio del gráfico y con un valor numérico que se encuentra en la parte inferior de la columna, este valor es ingresado por el operario (ver capítulo 6.2.5 figura 68). • Columna roja: Indica al operario el porcentaje de apertura de la válvula HV017 por medio del gráfico y un valor numérico que se encuentra en la parte inferior de la columna, este valor es calculado por medio de la programación. Figura 74. Valores de medición en modo continúo

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• En la parte inferior de la pantalla de la figura 74 se observa un selector para el modo de trabajo, desde aquí se puede realizar dicho cambio. • Para salir de la pantalla 74 se da “click” en el icono salir. 6.2.11. Ver valores de medición cuando se trabaja en modo discontinuo. En la figura 75 se observa la pantalla de medición de las variables y se describe de la siguiente forma: • Columna verde: indica al operario el porcentaje de consistencia del proceso por medio del gráfico y con un valor numérico que s encuentra en la parte inferior de la columna, esta medición es toma directamente del instrumento. • Columna azul: indica al operario el porcentaje de consistencia deseado (set point) por medio de gráfico y con un valor numérico que se encuentra en la parte inferior de la columna, este valor es ingresado por el operario (ver capítulo 6.2.5 figura 68). • Columna roja: indica al operario el porcentaje de apertura de la válvula HV018 por medio del gráfico y un valor numérico que se encuentra en la parte inferior de la columna. Este valor puede ser modificado de las dos siguientes formas: o Desde el HMI (figura 56-a): En la parte inferior de la válvula HV018 se aumenta o disminuye el porcentaje de apertura. o Desde la pantalla de la figura 75: A la derecha de la tercera columna se puede aumentar o disminuir el porcentaje de apertura. Figura 75. Valores de medición en modo discontinuo

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• En la parte inferior de la pantalla de la figura 75 se observa un selector para el modo de trabajo, desde aquí se puede realizar dicho cambio. • Para salir de la pantalla 75 se da “click” en el icono salir.

6.3. TRABAJO EN MODO CONTINUO Se recomienda que antes de leer esta sección sea leído el capítulo 6.2. Y que los niveles de los taques se encuentran en condiciones para trabajar de igual manera que el transportador de cangilones contenga las suficientes pacas de fibra larga importada para que facilite el trabajo. 6.3.1. Análisis de la pantalla 1 de la figura 55-a. En la pantalla 1 (figura 55-a) se tiene la primera, segunda y tercera fase del proceso que es el llenado, introducción de pacas y análisis de consistencia. • Paso1: Se inicia con la selección del modo continuo que se encuentra en la parte superior de las pantallas principales al lado izquierdo, indicándose con el cambio de color a verde del “led” que ha seleccionado esta opción, la selección del modo de lavado (ver capítulo 6.5) es habilitada solo cuando haya realizado un ciclo de trabajo (un bache) de lo contrario aparecerá un mensaje advirtiendo que la tubería se encuentra limpia (figura 76), se da “click” en aceptar para que vuelva a la pantalla 1 (figura 55-a) y el modo discontinuo se explica en el capítulo 6.4. Figura 76. “HMI” mensaje de advertencia que la línea está limpia

• Paso 2: Cumplido el paso 1 se da “click” en icono inicio de llenado situado al lado derecho de los modos de trabajo, activando a distancia la bomba 4331J de gran caudal (máx.: 450 hm3 ) y abriendo completamente la válvula HV020 que se encuentra en la parte superior del hydrapulper.

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Esta opción de inicio de llenado no es activada hasta que cumpla el paso 1 en caso de que ocurra aparecerá un mensaje de advertencia anunciando al operario que debe seleccionar un modo de trabajo (figura 77). Figura 77. “HMI” mensaje de advertencia para seleccionar modo de trabajo

Este paso se desactiva cuando se cumpla una de las siguientes condiciones con la desactivación de la bomba 4331J y el cierre de la válvula HV020: • Cuando el “led” que indica el nivel del hydrapulper, igual al 50% cambia su color a verde. • Por seguridad cuando el nivel llega a 95% activando una alarma (ver capítulo 6.2.3.1). En caso de que ocurra se procede a pasar a discontinuo (ver capítulo 6.4.1 paso 2 ítem 2). • Paso 3: Cumplido los pasos 1 y 2 se activa el desintegrador en forma automática, no se activa en caso de que las presiones de lubricación del rotor sean altas o bajas activando la alarma (ver capítulo 6.2.3.1) y se procede a pasar a discontinuo para revisar el problema. • Paso 4: Con el nivel del hydrapulper igual al 50% y las presiones de aceite de la bomba de lubricación del rotor en el rango determinado se activa el transportador de cangilones iniciando la introducción del número de pacas de fibra larga importada que el operario ingreso al sistema (ver capítulo 6.2.5 figura 69) de forma automática, controlándose por medio de la foto celda QS011 que cuenta el número de pacas introducidas directamente al tanque del hydrapulper, solo es activada la introducción de pacas de fibra larga importada cuando el nivel del tanque es ≥ 50%. • Paso 5: Luego de los minutos que el operario ingreso al sistema (capítulo 6.2.5 figura 70) que indica el tiempo en que desintegra las pacas de fibra larga importada para comenzar el proceso de recirculación de la pulpa con la apertura de la válvula 41NV019, YV024 y la activación de la bomba 4101J, se recomienda en este paso dar “click” en el icono de preparación que se encuentra en la parte inferior de la pantalla 1 (figura 55-a) y luego dar “click” en editar porcentaje de

142

consistencia (capítulo 6.2.5 figura 68) para indicar el “set Point” de consistencia deseado. • Paso 6: Inmediatamente inicia el paso 5, la concentración de la pulpa extraída del desintegrador está controlada por el captor de consistencia NT021 que se encuentra instalado en la descarga de la bomba 4101J, este transmisor de consistencia cuenta con alarmas de niveles alto y bajo de porcentaje de consistencia, en caso de alarma ver capítulo 6.2.3.1, en caso de que suceda se procede a pasar a discontinuo y revisa los niveles del tanque del hydrapulper (ver capítulo 6.6) • Paso 7: El porcentaje de consistencia es controlado de forma automática por la válvula HV017 que indica por medio del “HMI” (figura 55-a) el porcentaje de apertura en que se encuentra o por el menú principal en ver valores de medición (ver capítulo 6.2.7.1) y ajusta el caudal de la bomba 4304JB dejando pasar una determinada cantidad de aguas blancas dependiendo del porcentaje de consistencia deseado como se muestra en la figura 74, el análisis de consistencia se desactiva en caso de que se cumplan una de las siguientes condiciones: • Por alarma de consistencia bajo o alto, en caso de que suceda pasar a discontinuo (ver capítulo 6.6). • Por alarma de nivel alto del tanque del hydrapulper igual al 95%, en caso de que suceda pasar a discontinuo (ver capítulo 6.4.1 paso 2 ítem 2). • Paso 8: Si no existe ningún tipo de alarma, solo se espera que el sistema establezca la consistencia al valor deseado por el operario (set point) mostrando por medio del “HMI” con el cambio de color a verde del “led” que indica bache listo para vaciar, con esta indicación se pasa a la siguiente pantalla dando “click” en el icono siguiente o en el menú principal en el icono siguiente pagina (figura 55-a). 6.3.2. Análisis de la pantalla 2 de la figura 55-b. En la pantalla 2 (figura 55-b) se observa todas las conexiones que tiene el hydrapulper para realizar la evacuación de la pulpa que se efectúa en el fondo del tanque como también los niveles de los tanques destinatarios, de igual forma muestra el nivel del hydrapulper. Una vez indique por medio del HMI que el bache se encuentra listo para vaciar se procede a la selección del tanque, en la pantalla 2 (figura 55-b) cada uno de los tanque tiene un recuadro como se observa en la figura 78 donde aparece aceptar dando como resultado la elección del tanque y la apertura de las válvulas, esta acción de evacuación de la pulpa es interrumpida por el cumplimiento de alguna de las cuatro condiciones:

143

• Si el nivel del tanque del hydrapulper es bajo.

• Si el nivel del tanque seleccionado es alto. • Si se da “click” en paro. • La selección de otro taque destinatario en el proceso de vaciado. Figura 78. Modo de selección de tanque de vaciado

Número del tanque

Al terminar el proceso de vaciado se procede a seleccionar el modo de lavado (ver capítulo 6.5). Cuando se cumpla el proceso de lavado se da “click” en nuevo ciclo para que el proceso inicie automáticamente, en caso de que el operario no realiza la acción de iniciar otra preparación, el desintegrador se apaga después de 5 minutos. 6.4. TRABAJO EN MODO DISCONTINUO 6.4.1. Análisis de la pantalla 1 figura 56-a. Paso 1: Se inicia con la selección del modo discontinuo que se encuentra en la parte superior de las pantallas principales al lado izquierdo, indicándose con el cambio de color a verde del “led” que ha seleccionado esta opción, la selección del modo de lavado (ver capítulo 6.5) es habilitada solo cuando haya realizado un ciclo de trabajo (un bache) de lo contrario aparecerá un mensaje advirtiendo que la tubería se encuentra limpia (figura 72), se da “click” en aceptar para que vuelva a la pantalla 1 (figura 56-a) y el modo continuo se explica en el capítulo 6.3. • Paso 2: Cumplido el paso 1 se da “click” en icono inicio de llenado situado al lado derecho de los modos de trabajo, activando a distancia la bomba 4331J de gran caudal (max: 450 hm3 ) y abriendo completamente la válvula HV020 que se encuentra en la parte superior del hydrapulper. Esta opción de inicio de llenado no es activada hasta que cumpla el paso 1 en caso de que ocurra aparecerá un mensaje de advertencia anunciando al operario que debe seleccionar un modo de trabajo (figura 73). El llenado es desactivado cuando se cumplan cualquiera de las siguientes condiciones:

144

• Dando “click” en el icono “Off” que se encuentra debajo de la bomba 4331J.

• Cuando el nivel del hydrapulper es igual al 95% activando la alarma por nivel alto (ver capítulo 6.2.3.1), en caso de que ocurra se procede a evacuar aguas blancas al tanque 4201S hasta un nivel del 80% y seguir el proceso en forma discontinua con la introducción de 7 pacas de fibra larga importada sin darle un porcentaje de apertura a la válvula HV018 hasta que el indicador de consistencia marque aproximadamente 5.8% (ver calculo en el capítulo 5.4 y omitir el paso 3). • Paso 3: Se procede a introducir 8 pacas de fibra larga importada al tanque del hydrapulper con la activación de transportador de cangilones dando “click” en el icono “On” que se encuentra en la parte inferior del motor 4101NM2, esta opción solo se activa si el nivel del tanque ≥ 50%. El proceso de introducción de pacas de fibra larga importada no se realiza por el cumplimiento de cualquiera de las siguientes condiciones: • Dando “click” en el icono “Off” que se encuentra en la parte inferior del motor 4101NM2. • Si los niveles de tanque del hydrapulper son inferiores al 50%. • Paso 4: Es la activación del desintegrador de forma manual dando “click” en el icono “On” que se encuentra en la parte superior del motor 4101HM del HMI, el desintegrador puede ser encendido cuando se inicia el llenado o cuando se inicia la introducción de pacas de fibra larga importada. Se recomienda la activación del desintegrador cuando se inicial el llenado para que no produzca un alto consumo de potencia. Se desactiva el desintegrador cuando se cumple cualquieras de las siguientes condiciones:

• Dando “click” en el icono “Off” que se encuentra en la parte superior del motor 4101HM de HMI. • Cuando la presión de aceite de lubricación del rotor es alta activando la alarma (ver capítulo 6.2.3.1). • Cuando la presión de aceite de lubricación del rotor es baja activando la alarma (ver capítulo 6.2.3.1). • Paso 5: Para iniciar el proceso de recirculación de la pulpa, se da “click” en el icono de apertura que se encuentra en la parte inferior de la válvula 41NV019 del HMI, pero solo abre cuando se cumpla el tiempo que se indico (ver capítulo 6.2.5 figura 70).

145

Inmediatamente se cumpla el paso 5 se activa la bomba 4101J y abre la válvula YV024 iniciando la recirculación de la pulpa, este proceso se desactiva cuando: • Se da “click” en el icono “cerrar” de la válvula 41HV019. • Paso 6: Si se han cumplido los pasos correctamente sin ningún percance se procede a iniciar el proceso de análisis de consistencia, lo cual existen dos formas: • Graduación gruesa: consta de darle “click” en el icono “On” de la bomba 4331J y llegar hasta un nivel del 75% para que alcance un porcentaje del 7%. • Graduación fina: consta de darle un porcentaje de apertura a la válvula HV018 desde el HMI (figura 56-a) o en menú principal (ver capítulo 6.2.7 figura 75) hasta que alcance el porcentaje de consistencia deseado (ver capítulo 6.2.5 figura 68). El paso 6 cuenta con alarma para los porcentajes de consistencia baja o alto, en caso de que suceda (ver capítulo 6.6). • Paso 7: Cuando ya se cumpla el porcentaje de consistencia deseado el proceso espera el tiempo que indico el operario (ver capítulo 6.2.5 figura 71) para seguir recirculando el bache e iniciar el proceso de vaciado (pantalla 2 de la figura 56-b). 6.4.2. Análisis de la pantalla 2 figura 56-b. Paso 8: En la pantalla 2 (figura 56-b) se observa todas las conexiones que tiene el hydrapulper para realizar la evacuación de la pulpa que se efectúa en el fondo del tanque mostrando también los niveles de los tanques destinatarios. Una vez indique por medio del “HMI” que el bache se encuentra listo para vaciar se procede a la selección del tanque, en la pantalla 2 (figura 56-b) cada uno de los tanque tiene un recuadro como se observa en la figura 78 donde aparece aceptar dando como resultado la elección del tanque y apertura de las válvulas, esta acción de evacuación de la pulpa es interrumpida por el cumplimiento de alguna de las cuatro condiciones: • Si el nivel del tanque del hydrapulper es bajo.

• Si el nivel del tanque seleccionado es alto. • Si se da “click” en paro.

146

• La selección de otro taque destinatario en el proceso de vaciado. Al terminar el proceso de vaciado se procede a seleccionar el modo de lavado (ver capítulo 6.5). Cuando se cumpla el proceso de lavado de da “click” en icono nuevo ciclo y espera hasta que el operario de la orden de iniciar otro proceso. 6.5. ANÁLISIS DE MODO DE LAVADO Cuando el tanque del hydrapulper haya evacuado la pulpa se procede a lavar la línea aguas abajo dando “click” en la selección de lavado y en el icono “Acepta” del tanque 4201S especialmente destinado para recibir las aguas de lavado previniendo la mezcla con el bache de consistencia óptima. Esta selección del modo de lavado activa los siguientes elementos por el tiempo de un minuto para realizar el llenado de aguas blancas hasta un determinado nivel: • Activación de la bomba 4331J. • Apertura de la válvula HV020. Pasado el minuto se desactivan y se activan los siguientes elementos nombrados a continuación para realizar el lavado de líneas: • Activación del motor 4101HM desintegrador. • Apertura de la válvula 41NV019. • Activación de la bomba 4101J. • Apertura de las válvulas 41HV037D y 41HV037E (vía hacia el tanque 4201S). 6.6. ACCIÓN EN CASO DE NIVELE DE CONSISTENCIA ALTO O BAJO Cuando se activa la alarma por condiciones de nivel de porcentaje alto se procede a: • Se pasa a modo discontinuo si está trabajando en modo continuo.

147

• Si el nivel de tanque del hydrapulper se encuentran en condiciones de recibir aguas blancas se realiza la maniobra de introducir agua hasta aproximar la consistencia a un porcentaje óptimo. • Si el nivel de tanque del hydrapulper no está en condiciones de recibir aguas blancas se evacua pulpa al tanque destinatario y se establece un valor de consistencia cuatro centésimas menos al porcentaje inicial, esto se hace para compensar la pulpa ya evacuada con un nivel alto de consistencia, la introducción de aguas blancas se realiza con la válvula HV018 (dilución fina) Ejemplo: si esta desintegrado a una consistencia del 4.5% y se activa la alarma por consistencia alta del 6%, se procede a evacuar un 10% de nivel para alcanzar un porcentaje de consistencia del 4.1%. Cuando se activa la alarma por condiciones de nivel de porcentaje bajo se procede a: • Pasar a discontinuo si está trabajando en modo continuo. • Si el nivel de tanque del hydrapulper se encuentran en condiciones de recibir una paca de fibra larga importada, se realiza la maniobra y se llega al nivel de consistencia deseado. • Si el nivel de tanque del hydrapulper no está en condiciones de recibir pacas de fibra larga importada se evacua pulpa al tanque destinatario y se establece un valor de consistencia cuatro centésimas más al porcentaje inicial, esto se hace para compensar la pulpa ya evacuada con un nivel bajo de consistencia, la introducción de la paca de fibra larga importada se realiza manual Ejemplo: si esta desintegrado a una consistencia del 4.5% y se activa la alarma por consistencia baja del 3.5%, se procede a evacuar un 10% de nivel para alcanzar un porcentaje de consistencia del 4.8%. 6.7. CONCLUSIÓN DEL CAPÍTULO • Brindar por medio del “HMI” un proceso de desintegración de fibra larga importada con las opciones de confiabilidad, monitoreo, decisión, registros, versatilidad, ajustes, etc. Reduciendo significativamente las perdidas, permitiendo posponer en el tiempo las inversiones requeridas para atender una demanda creciente a un costo relativamente bajo.

148

7. CONCLUSIONES • Con el estudio el origen y evolución del papel en el mundo se indica que es un artículo que ha servido por mucho tiempo a la humanidad y su proceso de mejoramiento está ligado a los avances tecnológicos de dicho producto, permitiendo mejorar la calidad. Con la investigación del proceso en otras empresas se concluye que Propal S.A se destaca en el mercado por la calidad de su producto y su bajo impacto en el ambiente por la utilización de los desechos naturales en los ingenios azucareros con la reutilización de la fibra de caña. • Con el estudio detallado del proceso de desintegración de fibra larga importada que es realizado por el hydrapulper de la sección 41, se deduce que Propal S.A – Planta 2 contaba con un método de preparación optimo cumpliendo con los estándares de calidad, método que fue realizado por la firma francesa Creusot Loire Entreprises que contaba con los recursos necesarios para estandarizar el proceso de desintegración. Hoy en día Propal S.A Planta 2 tiene una deficiencia en el proceso de desintegración por lo que el 50% de la instrumentación no está en funcionamiento , el 17% está instalado pero no es utilizado de una forma adecuada y el 33% está en funcionamiento.

El propósito investigativo planteado en este capítulo demuestra la realización del estudio detallado de toda la instrumentación actual que interactúa en el proceso de desintegración de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2, permitiendo la implementación del método de ingeniería concurrente aprendido en la asignatura de diseño mecatrónico. • Al implementar el método de ingeniería concurrente se logra identificar las verdaderas necesidades del cliente (Propal S.A – Planta 2) por lo que es la parte integral en la fase de desarrollo dando como resultando la guía para establece las especificaciones de una manera jerárquica, brindando un canal de información de alta calidad para el proceso y asegurando un enfoque a las necesidades. Con las especificaciones necesarias se plantean un análisis preciso y mesurable de lo que el proceso de desintegración de fibra larga importada obteniendo el éxito ante otros fabricantes o métodos.

149

El propósito de este capítulo es aclarar el problema y descomponerlo en subproblemas más simples mediante una búsqueda externa e interna reflejando soluciones del proceso y un mejoramiento en proyectos futuros. • Con la implementación de una norma en la sección 41 establece una forma directa de entender el proceso de desintegración de fibra larga importada y cumple con estándares de calidad, normas que actualmente existen en otras secciones de la planta. En el estudio de la sección 41 se implementa la norma ANSI/ISA S5.1 1984 (R 1992) para la elaboración del “P&ID” un entendimiento claro de la función de cada elementos del proceso con sus respectivos mandos también se establecieron parámetros de colores con respecto a los planos realizados. Con la realización de este capítulo se tiene en cuenta una serie de normas que ayudas al estudio brindando seguridad al proceso. • Brindar un detalle más preciso de la instrumentación que se remplazaría, reutilizaría o quedaría como actualmente está trabajando por medio de la ilustración del “P&ID” y los planos lógicos establece. Para la selección de los equipos se realizó un análisis con el ingeniero Javier Balanta para tomar la mejor decisión, teniendo en cuenta las especificaciones técnicas mínimas requeridas, que dependen de las necesidades especificas de la empresa. • Con la realización de los “HMI” se brinda al proceso de desintegración de fibra larga importada confiabilidad, monitoreo, decisión, registros, versatilidad, ajustes, etc. reduciendo significativamente las perdidas en la seccion 41.

150

BIBLIOGRAFÍA

BURGOS, Fernado. Valvulas. Santiago de Cali, 2007. Folder 41-7832.

CREUS SOLE, ANTONIO. Instrumentación Industrial. 2 ed. Barcelona: Editorial Marcombo, 1979. 345 p. CARDONA, Antonio. Control estadístico de calidad de Propal S.A siete herramientas simples. Santiago de Cali, 2007. Cartilla 41-6310 DIAZ, Javier. Sociedad de investigación [en línea]. Santiago de Chile. Red de Cajas de Herramientas, 2007 [ consultado en 17 de septiembre de 2007]. Disponible en internet. http://www.infomipyme.com/Docs/GENERAL/Offline/GDE_03.htm EMERSON, Jhon. Control de válvulas (process management). Santiago de Cali, 2007. Cartilla 43-9876. GÓMEZ, Jaime. Introducción a los conceptos CEC (control estadístico de calidad). Santiago de Cali, 2007. Cartilla 41-6010. LÓPEZ DÍAZ, José. Norma ANSI/ISA para instrumentos. 6 ed. Mexico D.C.: Thomson, 2003. 456 p. MORGAN, Kadant. Black Clawson Mason. Vol 21, No. 19 (feb – mar., 2004); p. 35-43. MANRRIQUE, Ricardo. Manual de usuario MEK-2300. Santiago de Cali, 2008. Cartilla de Propal S.A – Planta 2. ORTIZ ROSAS, Adolfo. Manual HMI DEMO. Santiago de Cali, 2008. CD-Rom. PÁEZ, Álvaro. Simbología e interpretación de instrumentos en diagrama de flujo e instrumentación (PID). Satiago de cali, 2007. 20 p.

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SWITH, Carlos A. Control Automático de Procesos. México: Editorial Limusa S.A, 1991. 276 p. ROMERAL, José Luis. Autómatas programables. Mexico: Marcombo, 1997. 456 p. ULRICH, Karl t. Diseño y desarrollo de productos enfoque multidisciplinario. 3 ed. México: McGraw-Hill Interamericana, 2007. 253 p. VILORIA ROLDAN, José. Automatismos y cuadros eléctricos. 3 ed. Bogota: Paraninfo, 2001. 365 p.

152

ANEXOS Anexo A. Normas de obtención del porcentaje de consistencia en Propal S.A

153

Continuación de anexo A. Normas de obtención del porcentaje de consistencia en

Propal S.A

154

anexo B. Función del hydrapulper

De acuerdo a información proporcionada por Conama en 2005, en la Región Metropolitana se generan diariamente cerca de 6 mil toneladas de residuos sólidos domiciliarios, lo que equivale a un kilógramo diario de basura por habitante. Esta cifra no deja de ser preocupante tomando en

cuenta que para 2020 se estima que esta cantidad podría triplicarse.

Por otro lado, durante 2005 se generaron sobre 7.800 toneladas de envases multicapa (Tetra Pak) en Santiago. Sin embargo, menos del 5% fueron reciclados, lo que se atribuye principalmente a la falta de información en la comunidad sobre los beneficios de la reutilización de estos productos, la inexistencia de sistemas de recolección selectiva, los altos costos de recolección, el bajo precio de los materiales reciclados y la escasa incorporación del tema en los programas de educación, entre otros.

Con el objetivo de generar nuevas oportunidades económicas ligadas al reciclaje de estos envases, la incubadora de negocios de la Pontificia Universidad Católica, VentanaUC, Tetra Pak Chile y Clarke Modet & C° Chile organizaron el semi nario “Innovación y Reciclaje”, en el marco del lanzamiento del primer concurso para la creación de empresas que otorgue nuevos usos a este tipo de envases reciclados.

El concurso está abierto a todas las personas que quieran crear su propia empresa y contempla entre sus premios un programa de pre-incubación para el proyecto ganador, un viaje a Brasil para conocer empresas que utilicen envases larga vida reciclados y 10 horas de asesoría en temas relacionados con propiedad industrial.

La actividad contó con la exposición del representante de Tetra Pak Brasil, Fernando von Zuben, responsable de desarrollar la tecnología plasma de recuperación de aluminio y plástico de dichos recipientes.

Según el especialista brasileño, “el reciclaje de este tipo de residuos puede alcanzar niveles superiores de eficiencia, tecnología y ganancias para Chile, en la medida en que los emprendedores se sumen a este tipo de iniciativas. De esta forma estarán complementando un trabajo que hasta hoy sólo ha sido abarcado a través de iniciativas puntuales del área privada y algunas municipalidades de la Región Metropolitana”.

155

anexo C. Bomba de agua

Images: 1

Brands: Jeumont-Schneider

Applications: Acid Transfer, Chemical Processing, Chlor-alkali, Descaling, Fertilizer, Food Processing, Water Treatment, Hydrocarbon Processing, Mining, Mineral Processing, Mine Dewatering, OEM, Offsites, Pulp and Paper, Polymers, Sewage, Slurries, Metal and Steel Industry, Sugar Processing, Waste Processing

Industries: OEM, Slurry Processing, Slurry Transfer

Standards:

Misc:

The LC chemical slurry pump is a horizontal, frame mounted, single stage, end suction design with a tangential discharge nozzle. It is engineered to withstand the rigor of applications that are both abrasive and corrosive.

Thick Wall Concentric Casing With Tangential Discharge is radially balanced and is free of cavities and obstructions that cause wear.

Rigid, One-Piece Bearing Frame is generously sized to handle belt loads and can be removed easily for maintenance. Allows ample access to seal chamber.

Two Angular Contact Outboard Bearings and a single inboard roller bearing mitigate axial and radial thrust. Grease lubrication standard; oil optional.

Balancing Counter Vanes Hydraulic Sealing limits internal recirculation and reduces seal chamber pressure. Mechanical seals with radial faces optional.

Features:

• Impeller options

o One- and two-vane channel style

o Vortex style

o Blade style

• Multiple shaft sealing options

• Multiple direct coupled and belt drive arrangements

• Choice of materials to suit application

• Large diameter steel shaft

• Machined fits

• Options

o Inducer

o Stuffing box cooling system

• Operating parameters

o Flows to 3000 m3/h (13 200 gpm)

o Heads to 75 m (250 ft)

o Pressures to 25 bar (360 psi)

o Temperatures to 140°C (285°F)

o Specific gravities to 1.7

LC Chemical Slurry Pump Chart

157

anexo D. Válvula mariposa

Válvulas de mariposa

• Tipo Lug

Tipo Wafer Características generales

• Mínima longitud de tendido

• Disponibles con accionamiento por medio de caja de engranajes

• Estrangulación eficaz

Tamaños 2,5 a 12 pulgadas

Cuerpos de válvula: PVC, CPVC, PP, PVDF

Juntas: EPDM o FPM

Actuadores: Eléctricos o neumáticos

158

anexo E. Válvula de compuerta

A= Diámetro nominal. (Nominal Diameter). RF= Raised Face

RTJ= Ring Type Joint BW= Butt Welding

H= Válvula cerrada. (Close valve). H`= Válvula abierta. (Open valve).

Clase Paso nom. 2" 3" 4" 6" 8" 10" 12" 16" 20" 24" 26" 30"

1

5

0

A mm inch

H mm inch

H` mm inch

RF mm inch

BW mm inch

peso KG

50,80 2,00 340,00 13,38 395,00 15,55 178,00 7,00 215,90 8,50 13

76,20 3,00 425,00 16,73 510,00 20,07 203,00 8,00 232,70 11,13 33

101,60 4,00 500,00 19,68 613,00 24,13 228,50 9,00 304,80 12,00 55

152,40 6,00 555,00 25,78 818,00 32,20 266,50 10,50 403,35 15,88 982

203,20 8,00 837,00 32,95 1050,0 41,34 292,00 11,50 419,10 16,50 132

254,00 10,00 970,00 36,19 1233,0 48,54 330,00 13,00 457,20 18,20 182

304,80 12,00 1135,0 44,63 1455,0 57,29 355,50 14,00 501,65 19,75 275

387,35 15,25 1362,0 53,62 1772,0 69,76 406,40 16,00 609,60 24,00 10

488,95 19,25 1740,0 68,50 2254,0 88,74 57,00 18,00 711,20 28,00 815

590,55 23,25 2010,0 79,13 2635,0 103,74 509,00 20,00 812,90 32,00 1150

641.35 25.25 2067 81. 2720 107 558.80 22.00 863.60 34.00 1950

743.0 29.25 2480 97.64 3268 128.66 610 24.00 914.40 36.00 2200

3

0

0

A mm inch

H mm inch

H` mm inch

RF mm inch

BW mm inch

peso KG

50,80 2,00 350,00 14,17 415,00 16,38 215,00 8,50 216,00 8,50 27

76,20 3,00 455,00 17,91 540,00 21,25 292,50 11,13 292,50 11,13 59

101,50 4,00 530,00 20,36 643,00 25,31 305,00 12,00 305,00 12,00 82

152,40 6,00 693,00 27,39 856,00 37,70 403,00 15,88 403,00 15,88 145

203,20 8,00 880,00 34,65 1033,0 43,03 419,00 16,50 419,10 16,50 218

254,00 10,00 1015,0 39,96 1278,0 50,32 457,00 18,00 457,20 18,20 305

304,80 12,00 1205,0 7,44 1525,0 60,03 501,50 19,75 501,65 19,75 455

387,35 15,25 1555,0 61,22 1965,0 77,36 838,00 33,00 838,00 33,00 1050

482,60 19,00 1905,0 75,00 2419,0 95,24 990,50 39,00 990,50 39,00 1500

585.00 23.03 2053.0 80.83 2753.0 108.4 1143 45.00 1143.0 45.00 2200

635.0 25.00 2193 83.34 2846 112.0 1244.6 49.00 1244.6 49.00 2750

743.00 29.25 2480.0 97.64 3268.0 128.66 1397.0 55.00 1397.0 55.00 4300

159

6

0

0

A mm inch

H mm inch

H` mm inch

RF mm inch

RTJ mm inch

BW mm inch

peso KG

50,80 2,00 400,00 15,75 456,00 17,95 292,00 11,50 295,00 11,63 92,00 11,50 34

76,20 3,00 495,00 19,43 580,00 22,84 355,50 14,00 359,00 14,13 355,50 14,00 66

101,60 4,00 580,00 22,94 690,00 27,17 432,00 17,00 435,00 17,133 432,00 17,00 113

152,40 6,00 785,00 30,91 946,00 37,24 559,00 22,00 562,00 22,13 559,00 22,00 219

193,90 7,87 975,00 38,39 1193,0 45,97 660,00 26,00 663,50 26,13 660,00 26,00 485

247,65 9,75 1260,0 49,61 1531,0 60,28 787,50 31,00 790,50 31,13 797,50 31,00 780

298,45 11,75 1405,0 55,32 1720,0 67,72 839,50 33,00 841,00 33,13 838,50 33,00 990

374,65 14,75 1500 59,06 1900 74,80 990,50 39,00 993,50 39,13 990,50 39,00 1500

463,55 18,25 1700 66,93 2183,0 85,95 1194,0 47,00 1200,0 47,25 1194,0 47,00 2000

559.00 22.00 2111.0 83.11 2725.0 107.28 1397.0 55.00 1406.5 55.37 1397.0 55.00 3880

9

0

0

A mm inch

H mm inch

H` mm inch

RF mm inch

RTJ mm inch

BW mm inch

peso KG

47,50 1,87 470,00 18,50 535,00 21,06 368,50 14,50 371,50 14,63 368,50 14,50 65

72,90 2,87 665,00 26,13 750,00 29,53 381,50 15,00 384,00 15,13 381,00 15,00 124

98,30 3,87 690,00 27,17 813,00 32,01 457,50 18,00 460,50 13,13 457,50 18,00 200

146,05 5,57 1035,0 43,11 1260,0 49,61 610,00 24,00 613,00 24,13 610,00 24,00 315

190,50 ,50 1130,0 44,49 13400 52,76 736,50 29,00 740,00 29,13 736,50 29,00 620

238,00 9,37 1254,0 49,37 1506,0 59,29 838,00 33,00 841,50 33,13 838,00 33,00 1100

282,45 11,12 1320,0 51,97 1618,0 63,70 965,00 38,00 968,50 38,13 965,00 39,00 1500

1

5

0

0

A mm inch

H mm inch

H` mm inch

RF mm inch

RTJ mm inch

BW mm inch

peso KG

47,50 1,87 470,00 18,50 535,00 21,06 368,50 14,50 371,50 14,63 368,50 14,50 65

69,95 2,75 580,00 22,94 662,00 26,06 470,00 18,50 473,00 18,63 470,00 18,50 150

31,95 3,62 670,00 26,39 788,00 31,02 546,50 21,50 549,00 21,63 546,50 21,50 255

136,40 5,37 1010,0 39,76 1170,0 46,09 705,00 27,75 711,00 28,00 705,00 27,75 640

177,80 7,00 1130,0 44,49 1335,0 52,56 832,00 32,75 841,00 33,13 832,00 32,75 386

222,25 8,75 1234,0 48,53 1480,0 58,27 990,50 39,00 1000,0 39,38 990,50 39,00 750

263,40 10,37 1400,0 55,12 1692,0 66,51 1130,0 44,50 1146,0 45,13 1130,0 44,50 970

160

2

5

0

0

A mm inch

H mm inch

H` mm inch

RF mm inch

RTJ mm inch

BW mm inch

peso KG

38,10 1,0 540,00 21,26 590,00 23,23 451,00 17,75 454,00 17,88 451,00 17,75 120

57,15 2,25 650,00 25,53 720,00 28,35 578,00 22,75 594,00 23,00 578,00 22,75 240

161

anexo F. Hydrapulper Packing CO. LTD

SAN(QINGDAO) INTERNATIONAL TRADE CO.,LTD

Sell Hydrapulper [China] Posted Date: March 13, 2006 Expiry Date: March 13, 2007 Free Member | Rate this company

Description This machine is mainly used to beat and disintegrate waste paper and pulp board into fluid pulp. It has merits of high efficiency, small-occupied area and long shelf life, etc

Other Information

Location: China Minimum Order: 0

Price for Minimum Order:

(This price is only for minimum order. for large quantities, please contact)

Sample Available: No

Related Categories: Paper Machinery Related Keywords: paper making machine, paper machine, paper

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Contact Information

Contact Person: Mr. Hunt Xue (Manager)

162

Company: SAN(QINGDAO) INTERNATIONAL TRADE CO.,LTD Address: HongKong Road, Qing Dao, ShanDong, China

Zip/Postal: 266071 Telephone: 86-532-85910176

Fax: 86-532-85918332

[More Related Keywords: paper cup machine, paper plate machine, paper pallet machine, honeycomb paper machines, edge board machine, paper tube machine, etc., paper tube, paper core, pp strap, pet strap, waste paper pulp, egg tray, apple tray, pulp molding, paper core machine, paper tube cutter]

163

anexo G. Hydrapulper marca SHNIE

164

anexo H. Transmisores de consistencia

Rotating Consistency Transmitter (SDP)

Product Description Literature Instruction Manuals Paper Industry Product Applications

Product Description

Major Markets: Paper

Design Features: Consistency range from 0.75% to 10% at velocities from 0.1 to 10 feet (.03 to 3 meters) per second. Motor-driven sensor located in pulp stock flow is highly sensitive to consistency changes and insensitive to flow changes. Capable of measuring ± .0025% or larger.

Chamber Size: 12 to 36" (300 - 900mm)

Chamber Pressure Rating: 125 psi (860 kPa)

Chamber Material: 304, 316 or 317L stainless

Shaft, Sensor Material: 316 or 317L stainless steel

Chamber Style: Horizontal, vertical, open, pan

Output: Pneumatic, electronic

Literature

165

anexo 8. Transmisor de consistencia rotativo (btg)

PULPTEC™ HIGH-PERFORMANCE SOLUTIONS FOR THE ENHANCEMENT OF YOUR PULP AND PAPER PRODUCTIVITY

MEK-2300 ROTATING CONSISTENCY TRANSMITTER

The MEK-2300 is the basic model in a series of highly specialized consistency transmitters optimized for their respective range of applications. The shear force measuring method makes the transmitter virtually insensitive to normal variations in fiber composition, freeness, fillers, black liquor content, flow velocity, air content, pressure, etc.

The MEK-2300 is an intelligent, microprocessor-based transmitter which is operated entirely by means of a hand-held terminal (the SPC-1000) connected at any point on the 4-20 mA output signal loop. Most settings can be made from the keypad on the junction box. Communications with a Distributed Control System are made by means of a superimposed signal according to a standard HART protocol.

The transmitter is connected by means of a three-wire system for analog output and low voltage supply. Power can be supplied to multiple transmitters from a central power supply, or from a local power supply mounted in each individual transmitter's junction box. This transmitter is part of BTG's smart transmitter product line. One easy to use hand-held terminal configures a number of different measuring instruments.

See also the data sheet D218.55, hand-held terminal SPC-1000.

anexo 8.Transmisor de consistencia tipo sable

166

PULPTEC™ HIGH-PERFORMANCE SOLUTIONS FOR THE ENHANCEMENT OF YOUR PULP AND PAPER PRODUCTIVITY

MBT-2400 MOVING BLADE CONSISTENCY TRANSMITTER

BTG's Smart active blade shear force consistency transmitter is a viable economic alternative for non-critical applications. The sensor gives accurate results in any standard installation. The robust design, including full protection from pulp debris, ensures untroubled operation.

• Fieldbus Foundation or Profibus PA available as option

• 1.5-8% consistency

• Low flow sensitivity, high consistency sensitivity

• Simple installation and minimal maintenance

• High durability

• Part of the BTG Smart Transmitter family with Hand-held Terminal SPC-1000

167

anexo I. Flujometro electromagnético

Características: FLUJOMETRO ELECTROMAGNÉTICO DE ULTIMA GENERACION, con: TUBO DE FLUJO: - Modelo : OPTIFLUX KC4000, 1 ½”, remoto * Autodiagnóstico continuo de (sólo con electrónica IFC300): • Estado de electrodos • Liner • Bobinas • Proceso

* Elemento para indicar conductividad y temperatura * Conductividad >1µ S/cm * Implementación NAMUR 2650 (VB1846) - Presión Nominal : ANSI 150 lbs (A) - Protección : IP67 (1) - Diseño/Conexión Eléctrica : Separado/Au/½“ NPT (4) - Modelo Conversor : IFC010W (2) - Idioma manual : Inglés (0) - Recubrimiento del Tubo : FEP (0) - Material del Electrodo : Hastelloy (3) - Montaje del Electrodo : Fijo (2) - Material Flache : Acero carbono (1) - Constante Primaria : Standard (0) - Cable : 5 metros (0)

CODIGO DE PRODUCTO :

4635

168

anexo J. Estructura de espina

169

anexo K. Metodología

Ítem Actividad Duración en días

Precedencia Recursos Responsable

1.1 Investigación teórica del proceso del papel

5 Internet, libros, documentos.

Alexander Rivas

1.2 Investigación el proceso en otras empresas

5 1.1 Transporte, documentos.

Alexander Rivas

1.3 Conocer el proceso de fabricación de papel en Propal – Planta 2

5 1.1 Documentos, planos de Propal – Planta 2.

Alexander Rivas Álvaro Páez

2.1 Conocimiento de norma que implementa Propal – Planta 2

5 1.4, 1.1 Norma ISA, documentos de Propal S.A.

Alexander Rivas Ing. Adolfo Ortiz Ing. Alvaro Páez

2.2 Estudio detallado de desempacado de fibra larga (instrumentación)

6 1.2, 2.1 Planos de Propal – Planta 2, internet, documentación.

Alexander Rivas Operario

2.3 Estudio detallado de desintegración (instrumentación)

6 1.1, 2.1, 2.2 Planos de Propal S.A, internet, documentación.

Alexander Rivas Ing. Alvaro Páez

operario 2.4 Estudio detallado de aguas abajo

(instrumentación) 6 1.4, 2.3 Planos de Propal

S.A, internet, documentación


operario 3.1 Implementación del diseño

mecatrónico 2.1, 2.2, 2.3,

2.4 Libros, ejemplos. Alexander Rivas

Profesores 3.2 Realización de diseño conceptual

del proceso 6 3.1 Planos, ingeniería

de proceso, investigaciones.

Alexander Rivas

3.3 Conocimiento del funcionamiento de sensores que interactúan en el proceso

8 2.2, 2.3, 2.4 Internet, catálogos, manuales de operación.

Alexander Rivas Ing. Jorge Rivas (instrumentista)

3.4 Recursos de nueva tecnología (sensores, válvulas, etc)

6 3.2 Internet, catálogos, asesoramiento.


3.5 Instrumentación actual Vs. Instrumentación del proceso

5 3.2, 3.3 Investigaciones, internet, catálogos.

Alexander Rivas

3.6 Investigación de normas que rigen los procesos industriales

3 3.3 Normas TAPPI, ISA e internas de planta.

Alexander Rivas

Ing. Alvaro Páez Ítem Actividad Duración

en días Precedencia Recursos Responsable

3.7 Verificación del mejoramiento del proceso

3 3.4, 3.5, 3.6 Internet, libros, documentos.

Alexander Rivas

3.8 Prototipado rápido y verificación 5 3.7 Libros de CAD, computador.

Alexander Rivas

4.1 Implementación de normas y estudio de viabilidad técnica

5 3.8 Internet, normas. Alexander Rivas

4.2 Conocimiento de proveedores actuales

5 3.8 Visitas, catálogos, internet.


4.5 Verificar la ingeniería del detalle para posibles cambios

5 3.8, 4.2 Visitas a los sitios de interés.


5.1 Implementación de normas para cada proceso

5 4.5 Internet, normas, documentación.

Alexander Rivas

170

5.2 Ejecución del DSC en el proceso 4 5.1 Libros, redes de control industrial.

Alexander Rivas Ing. Adolfo Ortiz

5.3 Realización de planos del proceso

6 3.2, 4.1, 4.5, 5.1, 5.2

Computador, manejo de programas.


5.4 Realización de planos de instrumentación

6 3.2, 4.1, 4.5, 5.1, 5.2

Computador, manejo de programas.

Alexander Rivas

Ing. Alvaro Páez 5.5 Generación de algoritmos de

programación 7 5.2, 5.3, 5.4 Computador,

programa, tutoriales. Alexander Rivas Ing. Adolfo Ortiz Ing. Alvaro Páez

5.6 Verificación de soluciones de cada proceso actualizado (P&ID)

5 5.5 Puntos de comparación.

Alexander Rivas Ing. Adolfo Ortiz Ing. Alvaro Páez

6.1 Introducción a hidráulica, neumática, calibración

6 5.5 Internet, libros, documentos de Propal S.A

Alexander Rivas

6.2 Investigación sobre mantenimiento de equipos que interactúan

5 5.5 Libros, catálogos. Alexander Rivas Operarios de mantenimiento

6.3 Realización de manual 5 5.6, 6.1, 6.2 Computador. Alexander Rivas Ítem Actividad Duración

en días Precedencia Recursos Responsable

7.1 Desglosamiento del proyecto 3 6.3 Documentación actual.

Alexander Rivas

7.2 Elaboración de informe (formato IFAC)

4 7.1 Prototipo de formato, documentación.

Alexander Rivas Ing. Adolfo Ortiz

171

anexo L. Cronograma

mes julio agosto septiembre octubre noviembre diciembre enero febrero

semana 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

6.1 Realizar el estudio del proceso de fabricación del papel

Investigación teórica del

proceso de papel.

Investigar el proceso en otras

empresas

Conocer el proceso en

Propal desde su inicio hasta el

final

6.2 Establecer un diagnostico detallado de toda la instrumentación del proceso (mecánico, eléctrico, electrónico, hidráulico, neumático y estrategias de control)

Estudio detallado de desempacado de fibra larga

(instrumentación)

Estudio detallado de desintegración (instrumentación)

Estudio detallado de aguas abajo (instrumentación)

Establecer lo actual (mercado) del proceso con lo existente en

Propal.

172

mes agosto septiembre octubre noviembre diciembre enero febrero marzo

semana 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

6.3 Implementación del método de ingeniería concurrente para la optimización del proceso.

Implementación del diseño

mecatrónico.

Realizar el diseño conceptual del

proceso.

Disponibilidad de nueva tecnología

(medidores, válvulas, etc.).

Instrumentos actuales vs.

Instrumentos del proceso.

Verificación de mejoramiento del

proceso.

Investigación de normas que rigen los procesos industriales

Prototipado rápido y verificación.

6.4 Proponer estrategias de control detallado para optimización del proceso.

Implementación de normas.

Estudio de viabilidad técnica

Estudio de proveedores actuales

mes julio agosto septiembre octubre noviembre diciembre noviembre diciembre

173

semana 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Verificar la ingeniería del detalle para

posibles cambios

Instrumentos actuales Vs.

instrumentos del proceso.

Verificación de mejoramiento del

proceso.

6.5 Generación de algoritmos de programación y planos de proceso actualizado

Implementación de normas en cada proceso.

Ejecución del DSC en el proceso

Manejo de programas para la implementación del diseño.

Realización de planos (CAD)

Verificación de proceso

actualizado (P&ID)

Dar soluciones a cada uno de los detalles del estudio del proceso

174

anexo M. Programacion

195

anexo N. Esquema de cadena diseñado

ALEXANDER R. MAR/17

41- 6310 - 024

196

ALEXANDER R. JUNIO

41- 6310 - 021

197

ALEXANDER R. MAR/17

41- 6313-150

198

ALEXANDER R. MAR/17

41- 6310 3

199

ALEXANDER R. JUNIO-17

41- 6310 -019

200


41- 6310 -037E

201


41- 6310 -037D

202


41- 6310 -037B

203

ALEXANDER R. MAR/17

41- 6310 -

204

ALEXANDER R. JUNIO

41- 6310 - 018

205

ALEXANDER R. JUNIO

41- 6310 - 017

206


41- 6310 -022A

207


41- 6310 -022B

208


41- 6310 -037C

209


41- 6310 -037A

210

anexo O. Esquema tipo diseñado

216

anexo P. Formato IFAC

IMPLEMENTACIÓN DEL MÉTODO DE DISEÑO MECATRÓNICO PARA EL ESTUDIO DE LA OPTIMIZACIÓN DEL

SISTEMA DE PREPARACIÓN DE FIBRA LARGA PROPAL – PLANTA 2

Alexander Rivas Molina

Universidad Autónoma de Occidente, Km 2 Cali – Jamundi, Valle del Cauca, Colombia

e-mail [email protected]

Resumen: En Propal S.A – Planta 2 se realiza un estudio de ingeniería básica, conceptual y de detalle para la optimización de proceso de desintegración de fibra larga importada, con objetivo de buscar la estandarización de obtener una consistencia mediante una estrategia de control e implementación de instrumentos para el mejoramiento de la empresa en función de la calidad. Keywords: Instrumentación, control, estrategia, consistencia, caudal, fibra larga, “HMI”, bache, hydrapulper

0. INTRODUCCIÓN

El presente trabajo se llevo a cabo en el departamento del Cauca del corregimiento de Guachené Km 2 vía ingenio la Cabaña, con ayuda de la empresa Propal S.A – Planta 2, especialmente con el departamento E/I/D. Por lo que se realizó un estudio de la ingeniería básica conceptual y al detalle para la estandarización del proceso de desintegración de fibra larga importada en la sección 41 (desintegración), buscando obtener el mismo porcentaje de consistencia en cada bache con el fin de brindar un sistema confiable y mucho más flexible.

Con el fin de dar una solución se buscan los problemas de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2 identificándolos con una serie de eventos que se enuncian a continuación: • No se puede monitorear y tener una

tendencia histórica del sistema, por que actualmente los datos se miden de forma manual.

• No hay monitoreo continuo de los instrumentos de medición y control.

• En secciones aguas abajo se presentan problemas por las variaciones en la consistencia de la fibra larga importada en medio acuoso.

217

• Se presenta un aumento de los tiempos muertos por no estandarización del porcentaje de consistencia.

• El 50% de la instrumentación no se encuentra en funcionamiento, el 17% está instalado sin utilizar.

• Riesgo de alguna lesión personal al operario del hydrapulper.

• La ejecución de costumbres inadecuadas en la preparación de cada bache de fibra larga importada en medio acuoso.

Continuando con el estudio se identifican los objetivos específicos que son: • Se realizara un estudio del proceso de la

fabricación del papel de manera general. • Se establecerá un estudio técnico detallado

de la instrumentación actual y anterior para brindar una flexibilidad al proceso.

• Se implementara el método de ingeniería concurrente hasta la etapa de prototipado, con el objetivo de plantear soluciones a realizar.

• Se planteará una estrategia de control de mayor aceptación al proceso sin el aumento de modificaciones al proceso.

• Se expondrá la programación y planos con el objetivo de brindar un paso de inicio de la ejecución.

• Se procesara a realizar un manual de operación y mantenimiento con el fin de lograr toda la documentación necesaria de la sección 41.

1. ESTUDIO DEL PROCESO DE LA

FABRICACIÓN DEL PAPEL

Se efectúa la investigación de la fabricación del papel y su uso ante la humanidad catalogándolo como un producto de gran uso, por lo que se requiere que cada día el papel tenga mejores características. Se reconoce que el papel producido por Propal S.A – Planta 2 suministra un bajo impacto ambienta por lo que se cataloga como un proceso ecológico por la utilización del bagazo de caña de azúcar como materia prima para la fabricación de papal de Propal S.A.

2. ESTABLECER UN DIAGNOSTICO DETALLADO DEL PROCESO DE

TODA LA INSTRUMENTACIÓN DEL PROCESO DESINTEGRACIÓN DE

FIBRA LARGA IMPORTADA.

Se realiza un estudio exhaustivo de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2 de cómo trabajaba anteriormente, como trabaja actualmente y como debería de trabaja según el cliente. En el estudio se tuvo en cuenta cada uno de los instrumentos que conforman el proceso y sus sistemas eléctrico, electrónico, neumático, mecánico y estrategias de control. 2.1. Descripción de la sección 41. Es la encargada de la transformación de la pacas de fibra larga importada en una suspensión acuosa mediante el hydrapulper y el trabajo de una serie de elementos que ayudan a que la consistencia llegue a su porcentaje deseado.

2.2. Estudio de la sección 41 anteriormente. Se realiza un estudio de la documentación que existe de la sección 41 de cómo trabajaba anteriormente y se encontró que la estrategia de control que se implemento por la compañía “creusot loire entreprises” cumplía con las necesidad del cliente pero con la diferencia que era una tecnología de más de 20 años y sus componentes se encontraban en malas condiciones. 2.3. Estudio de la sección 41 actualmente. Para el estudio actual del proceso de desintegración de fibra larga importada, se realiza mediante una serie de visitas en el campo con ayuda del instrumentista Juan Carlos Fernández evaluando cada uno de los instrumentos para asignarle una calificación que a continuación se observa: • N.A: Su significado es no aplica, indicando

que el componente no tiene partes implicadas respecto a su estado mecánico, eléctrico o neumático. Nota: El estado hidráulico no aplica en este proceso.

• Malo: Es la calificación del componente cuando trabaja, pero presentando constantes

218

problemas al proceso y operario, anunciando un cambio.

• Regular: Es la calificación del componente cuando trabaja en un estado adecuado pero presenta fallas ocasionalmente 4 veces a la semana impidiendo un trabajo continuo, anunciando que se le realice un mantenimiento.

• Bueno: Es la calificación del componente cuando trabaja en condiciones estables, pero con la necesidad de tener modificaciones o mantenimiento para cumplir con el trabajo a realizar en el proceso.

• Excelente: Es la calificación del componente cuando trabaja en perfectas condiciones sin presentar problemas en el proceso.

En la figura 1 se encuentra el plano original de la sección 41.

Figura 1. "P&ID" origina de la sección 41

3. IMPLEMENTACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE INGENIERÍA

CONCURRENTE PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE

DESINTEGRACIÓN.

Con la ejecución del método de ingeniería concurrente se identifican las soluciones antes los posibles problemas por medio de una serie de pasos.

Para cumplir con el objetivo de la ejecución del método de ingeniería concurrente se tuvo en cuenta las necesidades del cliente. 3.1. Planteamiento de las necesidades del cliente • Implementar un sistema confiable para la

supervisión. • El proyecto de automatización tendrá la

facilidad de ser monitoreado desde el cuarto de control, para conocer el tiempo real de eficiencia y realizar ajustes para mejoras de la producción.

• Los métodos de operación brindaran seguridad al personal.

• Estandarizar la preparación de fibra larga importada.

• Realizar una estrategia de control con la implementación de instrumentos modernos teniendo en cuenta los instrumentos que se encuentran en funcionamiento.

• El operario del hydrapulper debe capacitarse adecuadamente para estandarizar el método.

• El sistema debe de ser capaz de aumentar la producción de fibra larga importada en medio acuoso en un 40%.

• Diseño de alimentación que permita un proceso continuo.

• Las variables del proceso sean conocidas en forma continua.

• El sistema propio contara con un registro de producción.

• Cumplimiento de las normas “ISA” y “P&ID”, con la información pertinente en el puesto de trabajo y disponibilidad de manuales.

• El sistema se manejara de forma automática o semi automática, con la selección del modo de trabajo.

• Se necesita un sistema de administración adecuada para el cumplimiento de la calidad.

• Sistema de indicación adecuada del comportamiento de las variables.

• El sistema de desintegración es de bajo consumo de energía.

• Sistema robusto. • Sistema con soporte técnico. 3.2. Especificación de métricas y sus unidades

Los parámetros especificados en la tabla 1, son cuantificables y brindan una guía para el diseño de

219

automatización, permitiendo un acercamiento ante las necesidades del proyecto.

Tabla 1. Especificaciones métricas 3.3. Benchmarking Se analiza el hydrapulper de Propal S.A – Planta 2 con otros competidores, fabricantes de hydrapulper, pero se tiene en cuenta el proceso con que trabajaba anteriormente por lo que brinda más información y se miden con respecto a las métricas planteadas (tabla 2).

Tabla 2. Benchmarking 3.4. Descomposición funcional Mediante la caja negra (figura 2) se logra la descomposición del problema en subproblemas (figura 3).

Figura 2. Caja negra

Figura 3. Subproblemas 3.5. Identificación y selección de conceptos. Se identificaron los conceptos y las posibles combinaciones según el cliente (figura 4)

Concepto a

Concepto b

Concepto c

220

Concepto d

Concepto e

Figura 4. Combinación de conceptos

Finalmente se evalúan los conceptos seleccionados de acuerdo a los siguientes criterios de selección, teniendo en cuenta los planteamientos de los ingenieros y operarios. • D

urabilidad: Tiempo de vida útil del proyecto implementado en la sección 41 (Propal S.A – Planta 2).

• Fácil de manejar: que el sistema sea de fácil entendimiento al personal de operación.

• Compatibilidad con instrumentos actuales: que la nueva tecnología acople de manera fácil de igual manera las condiciones para protocolos en futuro.

• Tiempo de muestreo: es el tiempo que cada instrumento es monitoreado para conocer sus variables, esto depende Propal S.A – Planta 2.

• Estandarización: es la seguridad del cumplimiento de los rangos establecidos por la empresa y normas de calidad.

• Mantenimiento: rango de tiempo en que al instrumento se le realiza una verificación de estado mecánico, eléctrico, neumático, hidráulico logrando hacer calibraciones. Evitando los percances de tiempo muerto.

• Precisión de las variables medidas: calidad de la señal transmitida por los instrumentos a otras secciones de la planta.

• osto de implementación y marcha: costos que se requiere para que el proyecto sea efectuado en caso de que sea aceptado por ingeniería.

3.6. EVALUACIÓN DE CONCEPTOS A través de la valoración de los conceptos con ayuda de la matriz de tamizaje (tabla 3) se confirma la falta confiabilidad que hay en el proceso de desintegración de fibra larga importada.

Tabla 3. Matriz de tamizaje Posteriormente se realiza una valoración más exhaustiva a través de la matriz de evaluación (tabla 4).

Tabla 4. Matriz de evaluación de conceptos

221

4. PROPONER LAS ESTRATEGIAS DE CONTROL DETALLADO PARA LA

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO 4.1 IMPLEMENTACIÓN DE NORMAS Y

ESTUDIO DE VIABILIDAD TÉCNICA En el estudio de optimización del proceso de preparación de fibra larga importada que se realiza en Propal S.A – Planta 2 se recomienda la implementación de los pasos a continuación que son establecidos por el Ingeniero Filemón con lo cual se pretende normalizar los procesos industriales de planta 2.

• "P&ID" de la sección 41. • Plano lógico de la sección 41. • Layout de la sección 41. • Esquema de cadena de la sección 41. • “HMI” (interface hombre maquina) del

proceso de desintegración de fibra larga importada.

Por lo que se realiza y se llevo la búsqueda de las normas que implementa Propal S.A – Planta 2 en otras secciones. Para realizar el plano “P&ID” se estudio la norma ANSI/ISA S5.1 1984 (R 1992) lo cual implico un entendimiento de su simbología (tabla 5).

Tabla 5. Simbología del “P&ID” Ahora en la tabla 6 se observa el significada de las letras que identifican la función de los elementos.

Tabla 6. Significado de las letras Para la realización del “P&ID” se asigna unos colores (tabla 7) para identificar los cambios de la sección 41

Tabla 7. Asignación de colores

5. GENERACIÓN DE ALGORITMOS DE PROGRAMACIÓN Y PLANOS DEL

PROCESO AUTOMATIZADO

En este capítulo se realiza una programación lógica y en “P&ID” con la estrategia de control diseñada como se observa en la figura 5.

222

Figura 5. “P&ID” diseñado 6. IMPLEMENTACIÓN DEL “HMI” EN LA

SECCIÓN 41 DE PROPAL S.A – PLANTA 2 (MANUAL DE USUARIO)

Con la implementación del HMI se manifiesta una clara solución a la modernización obteniendo una documentación necesaria para el proceso de la sección 41. En la figura 6 se observa las pantallas en modo continuo lo que corresponde a un trabajo automático de la sección 41.

Figura 6. “HMI” modo continuo En la figura 7 se observa las pantallas en modo discontinuo lo que corresponde a un trabajo manual de la sección 41

Figura 7. “HMI” en modo discontinuo

7. CONCLUSIONES

• Con el estudio el origen y evolución del papel en el mundo se demuestra que es un artículo que ha servido por mucho tiempo a la humanidad y su proceso de mejoramiento está ligado a los avances tecnológicos de dicho producto, permitiendo mejorar la calidad.

Con la investigación del proceso en otras empresas se concluye que Propal S.A se destaca en el mercado por la calidad de su producto y su bajo impacto en el ambiente por la utilización de los desechos naturales en los ingenios azucareros con la reutilización de la fibra de caña.

• Con el estudio detallado del proceso de desintegración de fibra larga importada que es realizado por el hydrapulper de la sección 41, se deduce que Propal S.A – Planta 2 contaba con un método de preparación optimo cumpliendo con los estándares de calidad, método que fue realizado por la firma francesa Creusot Loire Entreprises que contaba con los recursos necesarios para estandarizar el proceso de desintegración.

223

Hoy en día Propal S.A Planta 2 tiene una deficiencia en el proceso de desintegración por lo que el 50% de la instrumentación no está en funcionamiento, el 17% está instalado pero no es utilizado de una forma adecuada y el 33% está en funcionamiento.

El propósito investigativo planteado en este capítulo demuestra la realización del estudio detallado de toda la instrumentación que interactúa en el proceso de desintegración de la sección 41 de Propal S.A – Planta 2, permitiendo la implementación del método de ingeniería concurrente aprendido en la asignatura de diseño mecatrónico.

• Al implementar el método de ingeniería

concurrente se logra identificar las verdaderas necesidades del cliente (Propal S.A – Planta 2) por lo que es la parte integral en la fase de desarrollo dando como resultando la guía para establece las especificaciones de una manera jerárquica, brindando un canal de información de alta calidad para el proceso y asegurando un enfoque a las necesidades.

Con las especificaciones necesarias se plantean un análisis preciso y mesurable de lo que el proceso de desintegración de fibra larga importada obteniendo el éxito ante otros fabricantes o métodos.

El propósito de este capítulo es aclarar el problema y descomponerlo en subproblemas más simples mediante una búsqueda externa e interna reflejando soluciones del proceso y un mejoramiento en proyectos futuros.

• Con la

implementación de una norma en la sección 41 establece una forma directa de entender el proceso de desintegración de fibra larga importada y cumple con estándares de calidad, normas que actualmente existen en otras secciones de la planta.

En el estudio de la sección 41 se implementa la norma ANSI/ISA S5.1 1984 (R 1992) para la elaboración del “P&ID” un entendimiento claro de la función de cada elementos del

proceso con sus respectivos mandos también se establecieron parámetros de colores con respecto a los planos realizados. Con la realización de este capítulo se tiene en cuenta una serie de normas que ayudas al estudio brindando seguridad al proceso.

• Brindar un detalle

más preciso de la instrumentación que se remplazaría, reutilizaría o quedaría como actualmente está trabajando por medio de la ilustración del “P&ID” y los planos lógicos establece.

Para la selección de los equipos realizó un análisis con el ingeniero Javier Balanta para tomar la mejor decisión, teniendo en cuenta las especificaciones técnicas mínimas requeridas, que dependen de las necesidades especificas de la empresa.

• Con la realización de los “HMI” se brinda al

proceso de desintegración de fibra larga importada confiabilidad, monitoreo, decisión, registros, versatilidad, ajustes, etc. reduciendo significativamente las perdidas, permitiendo posponer en el tiempo las inversiones requeridas para atender una demanda creciente a un costo relativamente bajo.

8. REFERENCIAS CREUS SOLE, ANTONIO. Instrumentación Industrial. 2 ed. Barcelona: Editorial Marcombo, 1979. 345 p. CARDONA, Antonio. Control estadístico de calidad de Propal S.A siete herramientas simples. Santiago de Cali, 2007. Cartilla 41-6310 DIAZ, Javier. Sociedad de investigación [en línea]. Santiago de Chile. 2007 Red de Cajas de Herramientas Guatemala [ consultado en 17 de septiembre de 2007]. Disponible en internet. http://www.infomipyme.com/Docs/GENERAL/Offline/GDE_03.htm EMERSON, Jhon. Control de válvulas (process management).Caloto de 2008.

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