jabon de sosa

8/16/2019 JABON DE SOSA

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍAMECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD ZACATENCO

IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED DECOMUNICACIÓN EN LOS EQUIPOS DEL

PROCESO DE SAPONIFICACIÓN DE JABÓN.

T E S I S

Q U E P A R A O B T E N E R E L T Í T U L O D E :INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

P R E S E N T A N :

B E N I T E Z D E L A C R U Z J E S Ú S .JIMÉNEZ BAUTISTA ISAAC.SEGURA RAMÍREZ JESÚS.

A S E S O R E S :

M. EN C. PEDRO FCO. HUERTA GONZÁLEZ. M. EN C. FRANCISCO J. VILLANUEVA MAGAÑA.

MÉXICO D.F. 2009


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INDICE GENERAL. PAGINAS

Objetivo general……...…………………………………………………………………..4Objetivos específicos……...……………………………………………………………4Planteamiento del problema….………………………………………………………..5

Justificación………………………………………………………………………………5

Introducción…...………………………………………………………………………….6

CAPÍTULO I ANTECEDENTES DEL JABON.1.1 Antecedentes. …………………………………………………………………………..........81.2 Definición de jabón. ………………………………………………………..……..8

CAPITULO II ELABORACION DEL JABÓN.2.1 Obtención de jabón base por saponificación..……………………………… 11

2.2 Equipos para la Saponi ficación..………………………………………………..122.3 Materias pr imas para saponificación. …………………………………………17

CAPITULO III AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DELJABÓN.3.1 Secuencia de operación. ………………………………………………………...213.2 Dispositivos de entrada y salida. ………………………………………………213.3 Red industrial..……………………………………………………………………..213.4 PLC……………………………………………………………………………..........253.5 Control de temperatura en lazo cerrado…………………………………....…28

CAPITULO IV MONTAJE.4.1 Montaje del PLC……………………………………………………………………334.2 Configuración de red………………………………………………………….......334.3 Configuración del PLC………………………………………………………...….434.4 Cableado eléctr ico……………………………………………………………...….47

CAPITULO V COSTOS Y BENEFICIOS.5.1 Costos de los dispositivos y elementos que intervienen en la redDeviceNet…………………………………………………………………………...…...565.2 Beneficios del proyecto…………………………………………………………..59

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.6.1 Conclusiones………………………..………………………………………..…….62

GLOSARIO DE TÉRMINOS……………………………………………………………63


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INDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Algunas maquinas para fabricación de jabón……………………………..8Figura 2.1 Vaso de saponificación……………………………………………………..12

Figura 2.2 Medidores de pH……………………………………………….……………13Figura 2.3 Medidores de Nivel……………………………………………….…………13Figura 2.4 Transmisores de Temperatura……………….……………………………14Figura 2.5 Válvula motorizada………………………………………………………….15Figura 2.6 Válvula Solenoide 2”………………………………………………………..16Figura 2.7 DTI de Saponificación………………………………………………………19Figura 3.1 Jerarquia de comunicación………………………………………………...22Figura 3.2 Capas del modelo OSI…...…………………………………………………22Figura 3.3 Topología de red…………………………………………………………….24Figura 3.4 Topología de red con descripción de elementos………………………...25Figura 3.5 Acción proporcional…………………………………………………………28

Figura 4.1 Dimensiones del controlador 1769-L35x CompactLogix………………..33Figura 4.2 Configuración de la red……………………………………………………..34Figura 4.3 Ventana para conectar la red………………………………………………35Figura 4.4 Propiedades de la red………………………………………………………35Figura 4.5 Red con el cable delgado simulando la comunicación………………….36Figura 4.6 Ventana que nos indica que la red esta funcionando…………………...37Figura 4.7 Partes del compactlogix seleccionado……………………………………37Figura 4.8 Imágenes de los demás elementos de la red……………………………38Figura 4.9 Imágenes de los nodos 00-17……………………………………………..38Figura 4.10 Imágenes de los nodos 18-35……………………………………………39Figura 4.11 Imágenes de los nodos 24-38……………………………………………39

Figura 4.12 Espacio de memoria utilizado por el sensor de nivel………………….40Figura 4.13 Espacio de memoria utilizado por el sensor de temperatura…………40Figura 4.14 Espacio de memoria utilizado por el sensor de pH…………………….41Figura 4.15 Espacio de memoria utilizado por el sistema de pesaje………………41Figura 4.16 Scanlist de salidas…………………………………………………………42Figura 4.17 Scanlist de entradas……………………………………………………….42Figura 4.18 Programa del PLC (sistema de pesaje)…………………………………43Figura 4.19 Programa del PLC (válvula motorizada y agitador)……………………44Figura 4.20 Programa del PLC (descarga de la mezcla)……………………………44Figura 4.21 Programa del PLC (fin de secuencia1)………………………………….45Figura 4.22 Programa del PLC (PID)………………………………………................46

Figura 4.23 Programa del PLC (Datos del PID)………………………………………46Figura 4.24 Conexión de entradas al PLC y contactos de relevadores……………47Figura 4.25 Cableado eléctrico del módulo de salidas del PLC……………………..48Figura 4.26 Cableado eléctrico del PLC………………………………………………49Figura 4.27 Cableado de red en el Escáner CompactLogix………………………...49Figura 4.28 Cableado de la fuente del PLC…………………………………………..50Figura 4.29 Cableado de la red………………………………………………………...50Figura 4.30 Plano vista superior de la planta………………………………………...51


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Figura 4.31 Plano vista lateral de la planta………………………………………….52Figura 4.32 Plano, cableado de la red…………………………………………………53Figura 4.33 Plano de tablero de control……………………………………………….54

INDICE DE TABLAS.

Tabla 2.1 Comparación de medidores de pH………………………..……………….13Tabla 2.2 Comparación de medidores de nivel………………………..……………..14Tabla 2.3 Comparación de medidores de temperatura………………..…………….15Tabla 2.4 Especificaciones técnicas de la válvula solenoide. …………..………….16Tabla 2.5 Simbología del DTI…….………..……………………………….……….….18Tabla 3.1. Selección del CPU 1769-L35E…………………………………..……..….26Tabla 3.2. Selección del modulo de red 1769-DSN………………………..………...26Tabla 3.3. Selección del modulo de entradas y salidas discretas………..………...27Tabla 3.4. Selección del modulo de la fuente de alimentación 1769-PA4…...……28

Tabla 3.5 Parametrización Nivel para plc………………………………………….….29Tabla 3.6 Parametrización pH para plc………………………….…………………....30Tabla 3.7 Parametrización Temperatura para plc………………………...……….…30Tabla 3.8 Parametrización sistema de pesaje Kg…………………………...…….…30Tabla 3.9 Parametrización sistema de pesaje ton……………………………...…....30Tabla 3.10 Parametrización válvula motorizada para salida del plc…………...…..31Tabla 4.1 Configuración del cable troncal…………………………………………….49

Bibl iografía.……………………………………………………………………………...64

Anexos……………………………………………………………………………………66


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Objetivo general.

Implementar un sistema de medición de temperatura y nivel de pH (de la mezclacontenida en el vaso de saponificación) que permita la manipulación de dichosvalores desde el cuarto de control mediante una red de comunicación industrial.

Objetivos específicos.

• Realizar un estudio acerca del proceso de saponificación para mejorar elfuncionamiento manual del equipo de saponificación del jabón.

• Proponer los elementos (sensores de temperatura, pH, el sistema depesaje, el PLC, válvulas), para la implementación de una red industrial.

• Proponer un diagrama de tuberías e instrumentación (DTI), para el procesode saponificación.

• Desarrollar una propuesta de la Topologia de la red industrial seleccionada.

• Configurar la red industrial seleccionada.

• Proponer el Controlador Lógico Programable (PLC).


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Planteamiento del problema.

La saponificación consta prácticamente de un sistema "Batch", según el peso quese desee corresponde el porcentaje a la adición de ingredientes como los songrasas, agua, aceite de coco y sosa cáustica en un orden específico, controlandola temperatura, el nivel de pH y recirculando después de adicionar cadaingrediente para obtener una mezcla homogénea. En esta parte del proceso no selogra la uniformidad de la mezcla que se necesita y se tiene pérdidas de tiempodebido a que no se cuenta con un diagnostico de fallas.

Justificación.

En el proceso de saponificación la supervisión, exactitud y control toman un papelimportante, y se dificulta la obtención de una mezcla satisfactoria. En el procesono se cuenta con un diagnostico detallado y debido a eso se tiene pérdidas detiempo y también se ven afectados los costos de mantenimiento y producción.Debido a esas razones ha surgido esta propuesta de implementación de una redque nos permita mejorar el funcionamiento de este proceso. La calidad delproducto es una característica muy importante que deberá ser el punto de partida,para la búsqueda de una solución al problema. Al monitorear mediante una red lasvariables del proceso se facilita la manipulación del proceso.


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Introducción.

El jabón es un artículo necesario de nuestra vida diaria. El consumo del jabón esutilizado como un indicador para medir el índice de la civilización. El desarrollo deeste producto está en función de la tasa de crecimiento poblacional y del aumentode los estándares de vida. La clasificación de los jabones varía en función almétodo de manufactura, a las materias primas y al uso final que se le dará. Laplanta de producción presenta un área para el almacenamiento de materiasprimas, para el tratamiento de los materiales, para los equipos de ebullición(saponificación), y para el acabado, empaque, encajado de los jabones. Loscostos de las materias primas, los métodos de producción simples, las ventas

constantes y el alto valor de su subproducto (glicerina) son las razones másimportantes del porqué una planta de jabón promete ser un negocio rentable nosólo actualmente, sino también en un futuro. En el capítulo dos se describe laelaboración del jabón y se especifica el proceso de saponificación que esrealmente el importante. En el tercer capitulo se desarrolla la secuencia deoperación, los dispositivos de entrada y salida, el tipo de red seleccionada, asícomo, el plc seleccionado para la secuencia. En el capítulo cuatro se aborda elmontaje del PLC, y la configuración de la red.


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CAPÍTULO I ANTECEDENTES DEL JABÓN EN MÉXICO.


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En este capítulo se menciona el tipo de maquinas existentes en la saponificacióndel jabón y las redes que se han desarrollado en este proceso. También seproporciona la definición de jabón y algunas características.

1.1 Antecedentes.

En lo que respecta a una red implementada en el proceso de saponificación, enMéxico se han desarrollado proyectos en los que sólo se visualizan algunosvalores de las variables desde una interfase hombre maquina. La maquinaria paradicho proceso es manual o semiautomática. Como se puede ver en la Figura1.1(a) los dosificadores no son confiables, ya que en el vaso de saponificación seaprecia que no se lleva a cabo de forma correcta la reacción porque hay residuosque no se mezclan (materia prima desperdiciada). [8]

(a) (b)Figura 1.1 (a) Dosifi cadores de materia pr ima, (b) vaso de saponi ficación.

1.2 Definición de jabón.

El jabón es un agente limpiador o detergente que se fabrica utilizando grasasvegetales, animales y aceites[5].

La mayoría de los jabones eliminan la grasa y otras suciedades debido a quealgunos de sus componentes son agentes tensoactivos. Estos agentes tienen unaestructura molecular que actúa como un enlace entre agua y las partículas desuciedad, soltando las partículas de las fibras subyacentes o de cualquier otrasuperficie que se limpie. La molécula produce este efecto porque uno de sus

extremos es hidrófilo (atrae el agua) y el otro es lipófilo (atraído por las sustanciasgrasosas). El extremo hidrófilo es similar en su estructura a las sales solubles enagua. La parte lipófila de la molécula está formada por lo general por una cadenade hidrocarburos, que es similar en su estructura al aceite y a muchas grasas. Elresultado global de esta peculiar estructura permite al jabón reducir la tensiónsuperficial del agua (incrementando la humectación), adherir y hacer solubles enagua sustancias que normalmente no lo son. [8]


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Se tiene diversos criterios para clasificar los diferentes tipos de jabones. Algunosde los principales criterios son: [8]

• Por su aplicación básica: lavandería y tocador.• Por su aplicación específica: jabón neutro, hipoalergénico, ácido, alcalino,

medicinal, etc.• Por su presentación física: barras, polvo, líquido, gel, escamas, etc.• Por su origen: naturales, sintéticos y combinados.• Por el material empleado: de sebo, de coco, de grasas y aceites

específicos, etc.• Por los aditivos incorporados: antibacterial, humectante, exfoliante,

suavizante, de zinc, etc.• Por el proceso: de paila, de neutralización, de saponificación, etc.


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CAPITULO II

ELABORACION DEL JABÓN.


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Existen dos métodos básicos para la obtención de jabón la saponificación directade grasas y aceites y la neutralización de ácidos grasos. En este se tiene el desaponificación directa. Siendo este tema al que se refiere en este capítulo.También abordamos las características de los equipos para saponificación y eldiagrama de tuberias e instrumentación.

2.1 Obtención de jabón base por saponificación.

Durante esta etapa se somete a calentamiento la solución alcalina junto con lagrasa y/o aceite. Debido a la inmiscibilidad de la grasa y el hidróxido, la reaccióninicialmente es lenta, pero a medida que aumenta la cantidad de jabón formado,se convierte en autocatalítica. Terminada la reacción de saponificación el jabónbase formado está parcialmente disuelto en la fase acuosa. [1]

Para hacer efectiva la separación del jabón formado y la lejía se adiciona la salsuficiente de modo tal que se crea el medio que permita la separación entre las

dos fases. Durante el proceso se suministra vapor saturado a 170o

C y un flujo de130 lb/h con el objeto de mantener la temperatura de reacción, además, deobtenerse un mayor desprendimiento de glicerol de la masa jabonosa. [1]

La reacción entre la grasa y la sosa cáustica es exotérmica, con undesprendimiento de 65 cal / Kg. Para una planta en particular donde la capacidadde la paila de saponificación es de 28 Toneladas las condiciones de operación sonlas siguientes [1]:

• Temperatura de operación: 90 grados Centígrados. • Tiempo de operación: 5 horas aproximadas.

El producto de la saponificación se decanta por un período de 4 horas, para hacerefectiva la separación de las fases. Cuando la saponificación termina se procede alavar el jabón base, con el fin de lograr una mayor recuperación de glicerina yobtener un jabón más puro [1].

Los recipientes de saponificación son tanques cilíndricos de base cónica (pailas)enchaquetados, dotados de tres serpentines que pueden ser abiertos y/ocerrados, por donde circula el vapor para dar el calor necesario a la saponificacióny a las sucesivas lavadas que se realizan [1].

Las dimensiones de las pailas de saponificación alcanzan 8 metros de alto por 4metros de diámetro. Las industrias nacionales más representativas del sectorcuentan con un sistema de cuatro o cinco pailas para la saponificación yproducción de un producto específico [1].

Dependiendo de la formulación deseada, se maneja un amplio rango que vadesde una proporción 90/10 hasta 73/10 en la relación sebo/coco [1].


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2.2 Equipos para la saponificación.

Los equipos importantes (en campo) para la implementación de la red son:

• Vaso de saponificación.

• Medidor de pH.• Sensor de nivel.• Sensor de temperatura.• Sistema de pesaje.• Válvula motorizada• Válvula solenoide.

A continuación se detalla cada uno de ellos.

2.2.1 Vaso de la saponificación para jabón:

El proceso de la saponificación para jabón se hace en un vaso especialmentediseñado. Este vaso se diseña para tener presente todos los puntos para laconveniencia buena en el funcionamiento y el proceso de la saponificación. En laFigura 2.1 se puede observar cada una de las partes que componen el tanque.Desde la vista superior se puede apreciar que se cuenta con un soporte para elmotor que se encarga de agitar la mezcla y a los lados está abierto para queentren las tuberías de materia prima. A los lados del tanque se ve las conexionescon las que se cuenta para la entrada y salida de vapor. En la vista frontal seaprecia la camisa de calentamiento y la salida de la mezcla. Además se puedeobservar el eje del agitador, el motor y las paletas montadas en el eje del agitador.

Figura 2.1 Vaso de saponificación (Paila). 1. Camisa de calentamiento 2. Tanque 3.Eje agitador 4. Motor 5. Entrada de vapor. 6. Salida de vapor. 7. Salida de producto8. Base de motor 9. Paletas


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Tabla 2.2 Comparación de medidores de nivel

El principio de la medición empleado como técnica de medida es el tiempo deenvío/respuesta. Los sensores están disponibles como una versión de prueba porláser para la medición directa contra la superficie del objeto o como versión desensor de distancia el cual se une a una hoja reflexiva especial. Como resultado,se pueden medir distancias hasta 250 m. Los sensores se han construido en unacubierta muy compacta para aplicaciones de automatización e incluyen ya laelectrónica completa del controlador. Se suministran con un voltaje de 18-30 V ytienen salida analógica de 4-20 mA. En paralelo a esto, el usuario también tieneinterfaces digitales disponibles de RS 422, de Profibus y de DeviceNet. El sensorseleccionado maneja una distancia de 10 m. [15]

2.2.4 Transmisor de temperatura.

En este caso el transmisor y sensor de temperatura manda la señal a la red. Deahí la toma el controlador y manipula la válvula de flujo de vapor con uncontrolador proporcional integral derivativo (PID). El transmisor modelo 2400SMicro Motion (figura 2.4), es un diseño compacto que ahorra espacio. Lasaplicaciones difíciles se vuelven fáciles gracias a la más rápida respuesta delmedidor, la capacidad de manipular altos grados de arrastre de aire y diagnósticosinteligentes integrados que le alertan sobre problemas antes de que éstos afectena su proceso. Compatibilidad con varias redes como: DeviceNet Profibus DP,también tiene salida analógica de 4-20 mA y el rango de temperaturaseleccionado para el proceso es de -15°C a 115°C y como 90°C es la temperaturadentro del tanque es el equipo adecuado [14].

Transmisor de TemperaturaPropuesto, Micro Motion

Figura 2.4 Transmisores de Temperatura

Distancia 10 m Distancia 25 m Voltaje de 18-30 V Voltaje de 24 VCD Salida analógica 4-20mA Salida analógica 4-20mA Comunicación Profibus y de DeviceNet Comunicación Modbus*, HART* Precio $ 12,117.00 peso mexicano Precio $ 13,527.00 peso mexicano


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Tabla 2.3 Comparación de medidores de temperatura.

2.2.5 Sistemas de Pesaje.

Sistemas de pesaje i-tech control de grado industrial con características comoresistencia a altas temperaturas, inmunidad a la vibración mecánica generada porelementos externos. En el caso de los sensores estos son IP68 esta característicapermite que su tiempo de vida sea mucho mayor debido a que la humedad es laprincipal causa de que un sensor de pesaje sea dañado. Los sensores de pesajeadicionalmente cuentan un chip electrónico que permite calibrarse de formaelectrónica esto tiene dos ventajas una es el tiempo de calibración que permite

evitar tiempos muertos y costos en manejo de pesos patrón, la segunda ventaja esque la precisión en calibración pude ser más eficiente debido a que el sistema secalibra al 100% de su capacidad lo que pocas veces se logra con el uso de pesospatrón. Por último estos sensores de peso cuentan con una resolución de hasta0.01% esto significa que en grandes cantidades de materia prima se obtienengrandes ahorros lo que fácilmente. En la parte de controladores de peso estoscuentan con características únicas como Técnico Integrado una característica quepermite monitorear y diagnosticar cualquier falla del sistema desde la red. Losprotocolos de comunicación que pueden manejar son los más utilizados en laindustria como Ethernet, Device-net, Modbus TCP/IP o simplemente manejarseñales analógicas. Todo el hardware puede ser en acero normal o acero

inoxidable para cumplir con los estándares de cualquier tipo de aplicación. Debidoa que este equipo es de patente no hay acceso a información del funcionamientodel equipo, solo se obtiene los rangos de funcionamiento del equipo y losadecuados para el proceso son de cien kilogramos a seis toneladas y de nueve aveinte toneladas, con red DeviceNet.

2.2.6 Válvula Motorizada.

Válvulas Mariposa Motorizada MZ Serie F6AIDos vías (figura 2.5). Diámetros: 2" a 12"

Modelos disponibles: On/Off, ó modulanteSeñal de modulación: 2 a 10Vcc o 4 a 20mA.(Otros ha pedido)Líquidos: Agua fría/caliente ó glycol hasta 60%Temperatura del agua: -18°C hasta 120°CActuadores: Con ó sin resorte de retornoDisco: acero inoxidable 304Cuerpo: Aluminio /Hierro Figura 2.5 Válvula motor izada

Rango de temperatura -15°C a 115°C Rango de temperatura -15°C a 80°CSalida analógica de 4-20 mA Salida analógica 4-20 mADeviceNet Profibus DP Profibus DP

Precio $ 7,000.15 pesos mexicanos Precio $ 5.350.85 pesos mexicanos.


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Máxima presión de cierre: 100psiAcero inoxidable 420.Eje: Voltajes disponibles: 24/220Vca.Válvula: Industrial [14]

2.2.7 Válvula Solenoide Mod. W-210-0.

Válvula solenoide 2 vías (figura 2.6) operación normalmente cerrado, la válvulaestá cerrada desenergizada, abre al energizarse, completamente automática, estemodelo de válvula solenoide es de usos generales, disponibles en cuerpo deBronce o Acero Inoxidable.

Construcción

Cuerpo 3/8”, 1/2”, 3/4” Bronce,

1/4”, 1”, 11/4”, 11/2”,2”.Acero Inoxidable.Sello BronceNúcleo AceroTubo con Tuerca Acero Inoxidable 305Resorte Acero Inoxidable 302Bobina Encapsulada tipo “C”Corriente: 0.5 A [14]

Figura 2.6 Válvula Solenoide 2” .

Tabla 2.4 Especif icaciones técnicas de la válvula solenoide.


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2.3 MATERIAS PRIMAS PARA SAPONIFICACIÓN

Para el proceso de saponificación de jabón en la planta “La Corona” se utiliza lassiguientes cantidades de materia prima:

• 2.73 Ton. de sosa caustica.• 5.91 Ton. de agua.• 4.91 Ton. de aceite de coco.• 14.45 Ton. de cebo.

Dichas cantidades son monitoreadas por un sistema de pesaje.

En la figura 2.7 se puede observar el diagrama de tuberías e instrumentación (DTI)propuesto, al centro esta el tanque TK-10 en el cual se va a llevar a cabo elproceso de saponificación. Se tiene cuatro alimentaciones de materia prima (de

agua, sebo, aceite, sosa) y una alimentación de vapor para tener una temperaturaconstante de 90°C dentro del tanque. Las salidas del tanque son dos, una es devapor que sale hacia la caldera y la otra es la salida de la mezcla que tiene unaválvula solenoide y una bomba. La bomba es para que la mezcla pase a lasiguiente parte del proceso (un tanque de reposo).

En la alimentación de agua, aceite y sebo se tiene lazo cerrado, cuentan con unsistema de pesaje que proporciona la cantidad exacta de materia prima que seintroduce al tanque, esta información va a la red DeviceNet y con el ControladorLógico Programable (PLC), se manda una señal de cierre a la respectiva válvulasolenoide mediante relevadores que activan los contactores correspondientes. Los

contactores son debido a la alimentación de la válvula. Mientras que losrelevadores son para protección del PLC.

La alimentación de sosa de igual forma que las otras alimentaciones (agua grasa yaceite) tiene un sistema de pesaje, el cual envía información a la red para que elPLC active una válvula, pero en este caso es motorizada (que abre al 50%).

Para el lazo cerrado de temperatura se cuenta con un sensor transmisor, queayuda a monitorear la temperatura del tanque y mediante la función PID del PLCse regula una válvula motorizada en la alimentación de vapor.

El sensor de pH ubicado en el tanque brinda la señal para que el PLC active laválvula solenoide y bomba de descarga.

Se cuenta con un medidor trasmisor de nivel del cual se obtiene la señal dedisparo para que el PLC encienda el motor del agitador, así como la señal de parode la bomba, y el cierre de la válvula solenoide, ambas de descarga.


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En lo que respecta al lazo 205 se tiene un control todo-nada porque una vez queel sistema de pesaje sensa la cantidad de sebo preestablecida se debe cerrar laválvula.

El lazo 206 también cuenta con un lazo de control todo nada en la alimentación de

agua.

Para el lazo 207 no se requiere ningún control especial, ya que no afecta alproceso la entrada precipitada del aceite.

En el lazo 208 se podría decir que se cuenta con un control todo-nada pero eneste caso todo estaría establecido al cincuenta porciento de apertura de la válvula.

En el caso del lazo 211 de nivel se tiene un control on-off especificado a un valordel nivel, una vez que se pasa el nivel especificado se procede a activar el motordel mezclador, y cuando el nivel disminuye para el motor del agitador.

Como se puede apreciar en la Figura 2.7 en la parte del lazo 210 se tiene uncontrol on-off pero en este caso también se toma en cuenta el valor del controladorde nivel.En el lazo de control 209 se tiene un controlador proporcional para el control de la válvulamotorizada donde circula un flujo de vapor de 130lb/h para mantener una temperatura de90°C, dentro del tanque TK-10

Tabla 2.5 Simbología del DTI.YC Controlador de pesoYE Elemento de pesajeLT Transmisor de nivel

LIC Control indicador de nivelGT Transmisor de pHGIC Control indicador de pHTT Transmisor de temperaturaTIC Control indicador de temperatura


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Figura 2.7 DTI de Saponificación propuesto.


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CAPITULO III

AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO DEELABORACIÓN DEL JABÓN.


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En el siguiente capítulo se presenta la secuencia de operación del proceso,mencionando los dispositivos de entrada y salida. También se describe la red quese propone en dicho proceso. Y se realiza la selección del PLC.

3.1 Secuencia de operación.

Primeramente se tiene silos con las materias primas. Se introduce al mezclador lagrasa y el agua. Enseguida se calientan a 90ºC y se mezclan dichos compuestospara después de un tiempo poder agregar el aceite de coco y la sosa caústica.Dichas sustancias se agregan en las cantidades ya mencionadas. Durante todo elproceso se debe mantener la temperatura, sensando la temperatura (dentro delmezclador), y el flujo de vapor. Finalmente para poder sacar el producto deltanque de mezclado se sensa el valor de pH neutro, se abre la válvula dedescarga para proseguir con la obtención de jabón en un tanque para reposar el

jabón.

3.2 Disposi tivos de entrada y salida.

Como entradas se tienen los cuatro sistemas de pesaje, la señal del sensor de pH,el medidor de temperatura y nivel. Los dispositivos ya mencionado se encuentranen cada módulo de saponificación y el proceso se compone de cuatro módulosindependientes en la planta.

Salidas, las tres válvulas solenoide que se usan para la alimentación al mezcladorasí como la válvula motorizada para la sosa, la válvula que regula el flujo de vapory la válvula solenoide para sacar el producto del mezclador, la bomba de descargay el motor del agitador. Las solenoides, el motor del agitador y la bomba de

descarga son controladas mediante unos relevadores que se conectan a salidasdel PLC.

3.3 Red industrial.

3.3.1 Definición de red industrial.

Los sistemas de comunicación industrial son mecanismos de intercambio de datosdistribuidos en una organización industrial [10].

• Intercambio de datos on-line y, en los niveles inferiores de la pirámide

(sensores, actuadores, máquinas, células de fabricación, etc.), se exige elrequisito de tiempo real.• Intercambio de datos eficiente y de bajo coste temporal y económico

Los procesos de tiempo real requieren una acotación determinista máxima de sustiempos de ejecución [10].


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El objetivo primario del sistema de comunicación es el de proporcionar elintercambio de información (de control) entre dispositivos remotos [10].

Figura.3.1 Jerarquía de comunicación.

El modelo de interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) está compuesto por sieteniveles separados, pero relacionados, cada uno de los cuales define un segmentodel proceso necesario para mover la información a través de una red.[10]

Figura.3.2 Capas del modelo OSI

Todos los sensores y transmisores del proceso tienen conectividad con DeviceNet,el PLC tiene el módulo de DeviceNet y el CPU del PLC un puerto de EtherNetpara poder comunicarse con otros elementos como una interface hombre máquinao una computadora industrial.


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3.3.2 Red DeviceNet.

Es una de las redes que han adoptado el esquema productor-consumidor, lo queimplica que la información producida por una sola fuente en la red alimenta enforma simultánea a todos los probables receptores y deja a éstos la decisión de

escuchar o no el mensaje recibido. Los beneficios del esquema se reflejan en unamejor utilización del ancho de banda y la agilización en el tiempo de respuesta enla red [11].

La red DeviceNet utiliza una topología Bus:

• Topología multipunto.• Un cable troncal conecta todos los dispositivos• Existe un límite de dispositivos sin usar repetidor (la señal se debilita)• Costo muy reducido• Muy baja tolerancia a fallos

Un bus de campo transfiere información secuencial y serial por un número limitadode líneas o cables. DeviceNet es una red abierta de dispositivos que se haconvertido en la norma de facto para conectar los equipos en los primeros nivelesde automatización de la planta. DeviceNet es un bus de campo económico paracomponentes industriales, se utiliza para reducir el costoso cableado individual ypara mejorar las funciones de diagnóstico específicas por componente. [12]

A continuación se mencionan algunas características de la red DeviceNet. [11]

• Número máximo de nodos por red: 64 en topología de bus con

derivaciones.• Distancia máxima: 100 m a 500 m. y hasta 6 km Con repetidores, y en

velocidades de 125, 250 y 500 Kbps• Emplea dos pares trenzados: control y alimentación, con alimentación en 24

Vdc, con opción de redundancia.• Transmisión basada en el modelo productor/consumidor con un empleo

eficiente de ancho de banda y con mensajes desde 1 byte hasta largosilimitados.

• Reemplazo Automático de nodos, no requiere de programación y elevadonivel de diagnósticos.

3.3.3 Diferencia entre DeviceNet y EtherNet.

Características del protocolo Ethernet [13].• Grandes cantidades de datos: Intercambio de grandes cantidades de datos

(en el entorno de Megabytes)• Grandes distancias: Hasta 4,3 Km.• Múltiples tipos de dispositivos: Comunicación entre aparatos de ingeniería,

ordenadores y dispositivos de control.


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• Múltiples tipos de comunicaciones: Permite una interconexión entre laoficina técnica y el mundo de la automatización.

DeviceNet es la red industrial que se acopla a las necesidades del proyecto debidoa que se tiene una distancia de 133.5 m, 36 nodos, los dispositivos propuestos

tienen compatibilidad con DeviceNet para ahorrar el cable. Además al fallar undispositivo de la red con DeviceNet se puede reemplazar de forma rápida y norequiere que se programe de nuevo la red.

3.3.4 Topologia de red desarrollada.

A continuacion se muestra la de red DeviceNet (figura 3.3), en la que se puedeobservar la topologia de bus y el numero de nodos. Comunicados con el scanerdel PLC y se muestra la posibilidad de comunicarse mediante ethernet con unacomputadora. Se tiene 28 nodos de entrada (sensor de temperatura, sistemas depesaje, medidor de pH y nivel) y 8 nodos de salida (válvulas motorizadas).

La distancia total de la red es de 133.5m con un cable truncal delgado a unavelocidad de 500k bits/s. Para la comunicación con la red utilizamos el scaner1769-SDN Compact I/O DeviceNet . La Unidad de Procesamiento Central (CPU)del PLC es la 1769-L35E CompactLogix ethernet Processor 1.5M memory. En lafigura 3.4 se aprecia con imágenes cada elemento de la red, y en la parte deEthernet se tiene posibles dispositivos que se pueden implementar.

ESTACION DE TRABAJO

SWITCHETHERNET

COMPACT LOGIX.

TRANSMISOR Y MEDIDORDE TEMPERATURA.

SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE

TRANSMISOR Y MEDIDORDE pH.

TRANSMISOR Y MEDIDORDE NIVEL.

VALVULASMOTORIZADAS

2 SA.


SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE



VALVULASMOTORIZADAS

2 SA.


SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE



VALVULASMOTORIZADAS

2 SA.


SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE

SISTEMA DE PESAJE



VALVULASMOTORIZADAS

2 SA.

BUS DE COMUNICACIÓN

Figura 3.3 Topología de red.


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Figura 3.4 Topología de red con descripción de elementos.

3.4 PLC.

El sistema CompactLogix ha sido diseñado para ofrecer una solución paraaplicaciones de las gamas inferior a media. Generalmente, éstas son aplicacionesde control a nivel de máquina que requieren un número reducido de E/S ycapacidades de comunicaciones limitadas.


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Los controladores 1769-L32E y 1769-L35E ofrecen un puerto EtherNet/IPintegrado. Por lo que la elección se encuentra entre estas dos opciones y entreestos dos dispositivos la diferencia que nos interesa para la selección es lamemoria de usuario por lo que finalmente se tiene el CPU 1769-L35E.

Tabla 3.1 Selección del CPU 1769-L35E.

El módulo para red seleccionado es el 1769-SDN debido a que la red que se va aimplementar es DeviceNet.

Tabla 3.2 Selección del modulo de red 1769-DSN.

En la siguiente tabla se muestra la selección de los módulos de entrada y salida,dicha selección es en base a la cantidad de entradas y salidas discretas con lasque se cuenta.


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Tabla 3.3 Selección del modulo de entradas y salidas d iscretas.

Las fuentes de alimentación eléctrica Compact I/O distribuyen alimentación desdecualquier lado de la fuente de alimentación. Por ejemplo, una fuente dealimentación eléctrica de 2 A a 5 VCC (1769-PA2, -PB2) puede suministrar 1 A a


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la derecha de la fuente de alimentación y 1 A a la izquierda. Una fuente dealimentación eléctrica de 4 A a 5 VCC (1769-PA4, -PB4) puede suministrar 2 A ala derecha de la fuente de alimentación eléctrica y 2 A a la izquierda. Acontinuación se muestra la tabla con la selección realizada.

Tabla 3.4 Selección del módulo de la fuente de alimentación 1769-PA4.

3.5 Control de temperatura en lazo cerrado.

3.5.1 Acción proporcional.

La respuesta proporcional es la base de los tres modos de control, si los otros dosacción integral (reset) y acción derivativa están presentes, éstos son sumados a larespuesta proporcional. “Proporcional” significa que el cambio presente en lasalida del controlador es algún múltiplo del porcentaje de cambio en la medición.

Este múltiplo es llamado “ganancia” del controlador. Para algunos controladores,la acción proporcional es ajustada por medio de tal ajuste de ganancia, mientrasque para otros se usa una “banda proporcional”. Ambos tienen los mismospropósitos y efectos.

Figura 3.5 Acción proporcional.


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La figura 3.5 ilustra la respuesta de un controlador proporcional por medio de unindicador de entrada/salida pivotando en una de estas posiciones. Con el pívot enel centro entre la entrada y la salida dentro del gráfico, un cambio del 100% en lamedición es requerido para obtener un 100% de cambio en la salida, o un

desplazamiento completo de la válvula.

Un controlador ajustado para responder de ésta manera se dice que tiene unabanda proporcional del 100%. Cuando el pívot es hacia la mano derecha, lamedición de la entrada debería tener un cambio del 200% para poder obtener uncambio de salida completo desde el 0% al 100% , esto es una banda proporcionaldel 200% . Finalmente, si el pívot estuviera en la posición de la mano izquierda y sila medición se moviera sólo cerca del 50% de la escala, la salida cambiaría 100%en la escala. Esto es un valor de banda proporcional del 50%. Por lo tanto, cuanto

más chica sea la banda proporcional, menor será la cantidad que la medición debecambiar para el mismo tamaño de cambio en la medición, en otras palabras,menor banda proporcional implica mayor cambio de salida para el mismo tamañode medición.

Para la parametrización de cada variable se toma en cuenta la magnitud de dichavariable a los valores que intervienen en el control del equipo. Enseguida dichovalor se convierte en un valor de corriente de 4-20 mA. Para la simulación con elPLC SLC-500 se tiene un valor preestablecido (por el manual) de 0-16383. De esaforma se obtienen los valores de las siguientes tablas.

En la tabla 3.5 tenemos cinco magnitudes, la primera y la última son los límitesinferior y superior del dispositivo, el segundo y cuarto son el nivel máximo aalcanzar y el mínimo; y finalmente el nivel tercero es el que enciende el motor delagitador.

Tabla 3.5 Parametrización Nivel para PLC.

Parámetro (m) Corriente (mA) Régimen10 20 16383

7.9 16.64 12942.575.76 13.21 9430.460.3 5.06 1085.20 4 0

En el caso de la tabla 3.6 se considera el valor de siete de pH porque es el valorque se quiere para la mezcla.


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En la tabla 3.10 sólo se toma como referencia el valor de cincuenta porciento yaque la salida del PID se da en porcentaje.

Tabla 3.10 Parametrización válvula motor izada para salida del PLC.

Parámetro (%) Corriente (mA) Régimen100 20 1638350 12 8191.50 4 0


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CAPITULO IV

Montaje.


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4.1 Montaje del PLC.

Para el montaje del sistema CompactLogix se usa riel DIN de acero de 35 x 7.55mm (número de parte A-B 199-DR1; 46277-3; EN 50022). Los rieles DIN que seutiliza para cualquier componente del sistema CompactLogix deben montarse

sobre una superficie común conductora para evitar la interferenciaelectromagnética (EMI). Se debe conectar a tierra el sistema.

Se puede conectar a tierra un sistema CompactLogix a través del:

• Riel DIN de acero, sin revestimiento.• Orificio del tornillo del montaje en panel que contiene la correa de conexión

a tierra.

Cada módulo 1769 debe ubicarse a cierta distancia, medida en número demódulos, de la fuente de alimentación. Es decir que la ubicación de cada uno de

los módulos no puede superar la distancia máxima establecida.

El controlador CompactLogix debe colocarse a una distancia máxima de 4módulos de la fuente de alimentación. El controlador debe ser el módulo delextremo izquierdo en el primer banco del sistema. La configuración máxima quepuede tener el primer banco de un controlador CompactLogix es el controlador y 3módulos de E/S a la izquierda de la fuente de alimentación y 8 módulos de E/S ala derecha de la fuente de alimentación.

En la figura 4.1 se pueden observar las dimensiones de nuestro equiposeleccionado.

Figura. 4.1 Dimensiones del controlador 1769-L35 CompactLogix.

4.2 Configuración de la red.

Para una simulación de la configuración de la red se ocupó el software IntegratedArchitecture Builder. Mediante esta herramienta se pudo determinar que en planta


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nuestra propuesta si funciona. A continuación se presentan algunas pantallasobtenidas de dicha simulación (figura 4.2).

Se tiene treinta y siete nodos, el nodo cero es el scanner del compactlogix. Elnodo uno es el equipo que mide pH, el nodo dos es el equipo que mide

temperatura, el nodo tres es el equipo que mide nivel, el cuarto, quinto, sexto yseptimo son para medición de pesaje. El octavo y noveno nodo son para lasválvulas motorizadas. El primer elemento que aparece es la fuente de la red.Después de eso solo se copio los elementos de los primeros nodos para los cuatromódulos con los que se cuenta en el cuarto.

Figura 4.2 Configuración de la red con software Integrated Architecture Builder.


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Una vez terminada la programación se puso a funcionar la red en run wizard(Figura 4.3) para poder observar el funcionamiento de la red y en caso de teneralgún error detectarlo.

Figura 4.3 Ventana para conectar la red.

Se especifica las propiedades de la red y una vez ingresados esos datos se dapresiona el botón aceptar (Figura 4.4).

Figura 4.4 Propiedades de la red.


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Una vez realizados los pasos anteriores aparece una ventana que nos indica elestado de la red en simulación (Figura 4.6).

Figura 4.6 Ventana que nos indica que la red esta funcionando.

En este software se puede examinar el equipo compact logix seleccionado (Figura4.7).

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)Figura 4.7 Partes del compactlogix seleccionado (a) Banco completo

CompactLogix , (b) Datos del CPU, (c) Escáner del equipo, (d) Módulo de entradasdiscretas, (e) Chasis establecido en base al equipo en la simulación, (f) Módulo de

salidas discretas.


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Así como los demás elementos de la red (Figura 4.8).

(a) (b) (c) (d)Figura 4.8 Imágenes de los demás elementos de la red. (a) Fuente de la red, (b)Representación del equipo de temperatura, pH y sistemas de pesaje, (c) Sensor denivel, (d) Representación de las válvulas motorizadas.

En lo que respecta a la configuración de la red se ocupa el software RSNetWorxfor DeviceNet y a continuación se muestran las pantallas.

Se tiene la interface 1770-KFD RS232 para comunicar de una PC a la red,también se cuenta con un escáner el del SLC-500, en los primeros diecisietenodos se tiene también los sensores de nives, temperatura pH y tres válvulasmotorizadas (Figura 4.9). El escáner del SLC-500 es para poder simular elprograma del PLC (en el software RSLogix 500) y es necesario para obtener losespacios de memoria que se ocupan en la red.

Figura 4.9 Imágenes de los nodos 00-17.


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En la figura 4.10 se ven los elementos implementados en la red (en software),como lo son las válvulas motorizadas y los sistemas de pesaje.

Figura 4.10 Imágenes de los nodos 18-35.

En la figura 4.11 se termina la red con los últimos equipos del sistema de pesaje.

Figura 4.11 Imágenes de los nodos 24-38.En el caso del sensor de nivel, las características del elemento, establecen queocupa un bit para enviar la señal de la magnitud sensada (figura 4.12).


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Figura 4.12 Espacio de memoria utilizado por el sensor de nivel.

Una vez seleccionadas las propiedades del sensor de temperatura también aparece un bitpara la variable sensada.

Figura 4.13 Espacio de memoria util izado por el sensor de temperatura.


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En la figura 4.14 al seleccionar las propiedades del sensor de pH se observa queocupa un bit para transmitir la lectura realizada dentro del tanque.

Figura 4.14 Espacio de memoria ut ilizado por el sensor de pH.

El sistema de pesaje también ocupa solo un bit para transmitir la información de lalectura realizada (figura 4.15).

Figura 4.15 Espacio de memoria ut ilizado por el sistema de pesaje.


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En la figura 4.16 se tiene el resultado de los Scanlist de los elementos de la red alos que se les manda una señal de control (las válvulas motorizadas).

Figura 4.16 Scanlist de salidas.

En la figura 4.17 se tiene el resultado de los Scanlist de los elementos de la redque mandan información a la red.

Figura 4.17 Scanlist de entradas.


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Figura 4.19 Programación del PLC (válvula motor izada y agitador).

Para la descarga se cuenta con una válvula solenoide y una bomba las cuales seactivan al cumplir con las condiciones de nivel de pH (Figura 4.20).

Figura 4.20 Programación del PLC (descarga de la mezcla).


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Una vez terminada la secuencia de un equipo de saponificación, se realiza lamisma secuencia para los demás equipos cambiando únicamente losdireccionamientos de entradas y salidas de la red. En la Figura 4.21 se comienzacon la nueva secuencia.

Figura 4.21 Programación del PLC (fin de secuencia1).

En lo que respecta al PID se introduce primero la función IIM para actualizar el dato detemperatura. Después se tiene un escalamiento para que no se pase de los rangosestablecidos. Y finalmente la función PID (figura 4.22).


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Figura 4.22 Programación del PLC (PID).

En la figura 4.23 aparecen los ajustes del PID.

Figura 4.23 Programación del PLC (Datos del PID).


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4.4 Cableado eléctrico.

En el siguiente diagrama eléctrico se puede apreciar el cableado de las entradasempleadas y los contactos de relevadores que se encargan de activar contactorespara los equipos de campo (figura 4.24).

(a) (b)Figura 4.24 (a) Conexión de entradas al PLC, (b) Uso de contactos de relevadores

para activar contactores.


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En la figura 4.25 aparece la forma de conexión de las salidas del PLC.

Figura 4.25 Cableado eléctrico del módulo de salidas del PLC.


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La figura 4.26 muestra el cableado de alimentación de la fuente del PLC.

Figura 4.26 Cableado eléctrico del PLC.

En la figura 4.27 se tiene la forma de cablear el módulo escáner.

Figura 4.27 Cableado de red en el Escáner CompactLog ix.

En la tabla 4.1 se tiene la configuracíon del cable troncal que se emplea para lared DeviceNet.

Tabla 4.1 Configuración del cable troncal.

Cable Señaldedatos

Descripción

Negro 0V 0V fuente

Azul CAN-L Línea dedatosnegativos

Desnudo Escudo Cable deprotección

Blanco CAN-H Línea dedatospositivos

Rojo +24V +24Vfuente


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En la figura 4.28 aparece la manera de cablear la fuente del PLC.

Figura 4.28 Cableado de la fuente del PLC.

En la figura 4.29 esta la forma de cablear la red, con una resistencia de inicio yterminación de 121 ohms.

Figura 4.29 Cableado de la red.


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En la figura 4.30 esta la vista superior de la instalación de la red y el equipo enplanta de saponificación. El cuarto de control esta en el extremo superiorizquierdo. De ahí salen los cables con canaleta hacía los elementos en campo.Las tuberias de alimentación para los tanques también se encuentran en dichafigura.

Figura 4.30 Plano vista superior de la planta (Ver anexo A).


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En la figura 4.31 esta la vista frontal de la planta de saponificación con elementosen campo como las válvulas de alimentación, el motor del agitador, la bombay laalimentación de vapor con su respectiva válvula.

Figura 4.31 Plano vista lateral de la planta (Ver anexo B).


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En la figura 4.32 esta la vista frontal de la planta de saponificación con el númerode cables que va por la canaleta. También se representan los dos tableros en unextremo de la paila. Uno es para recibir las señales de las válvulas solenoide, parael motor del agitador y la bomba. El otro tablero es para obtener las señales delsistema de pesaje.

Figura 4.32 Plano, cableado de la red (Ver anexo C).


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En la figura 4.33 está el dibujo del tablero. La manera en la que queda el tablerodentro del cuarto de control con los elementos correspondiente.

Figura 4.33 Plano, tablero de control. (Ver anexo D).


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CAPITULO V

COSTOS Y BENEFICIOS.


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5.1.4 Sistemas de Pesaje.

Cantidad requerida: 16ID Cotización: 1234IP68

Valor equipo $6,664.81 peso mexicano

El sistema de pesaje nos proporciona la cantidad exacta de materia prima que seintroduce al tanque y manda la información a la red DeviceNet. [9]

5.1.5 Válvula Motorizada.

Cantidad requerida: 8ID Cotización F6AIValor equipo $ 16,200.56 peso mexicano

Las válvulas motorizadas son activadas por el PLC, de acuerdo a información queenvía el sistema de pesaje a la red. Por cada sección se utiliza, una para el controlde la sosa y otra para regular el vapor que entra al tanque según la informaciónque envié el transmisor de temperatura ala red. [14]

5.1.6 Válvula Solenoide.

Cantidad requerida: 16

ID Cotización W-210-0Valor equipo: $ 3,948.02 peso mexicano

Estas válvulas son necesarias como elemento final de control, para manipular lacantidad de entrada de materias primas (agua, aceite, sebo, y una para ladescarga de la mezcla),su control se realiza de acuerdo a la información que enviéel sistema de pesaje. [14]

5.1.7 CompactLogix.

Cantidad requerida: 1ID Cotización CompactLogix 1769-L35EValor equipo $ 45,710.00 peso mexicano

El sistema compacLogix es el control lógico programable, que comunicado a lared de DeviceNet realiza la aplicación del control de los equipos del proceso, conun alto rendimiento, El sistema ya incluye el módulo escáner DeviceNet 1769-


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SDN, módulo 1769 Compact I/O, procesador 1769-L35E, fuente de alimentación1769-PA4, puerto serie RS-232, canal EtherNet/IP integrado de 10/100 Mbps,capacidad de E/S locales de hasta 30 módulos de E/S. Entorno de desarrolloRSLogix5000 con implementaciones de última tecnología de los lenguajes iEC-61131-3 de diagramas de lógica de escalera, de función secuencial, de texto

estructurado y de bloques de funciones. [Manual de controladores 1769compactlogix]

5.1.8 RielDIN de acero de 35 x 7.55 mm

Cantidad requerida: 4 mID Cotización A-B 199-DR1; 46277-3; EN 50022Valor equipo: $ 165.4 peso mexicano

Es utilizado para montar el CompacLogix, para asegurar los módulos entre si, o enbancos. En el cuarto de control donde será montado el PLC.

5.1.9 Canaletas, aluminio anodizado.

Cantidad requerida: 70 mID Cotización W11501Valor equipo: $ 2,293.22 peso mexicano

Las canaletas son utilizadas en campo para el soporte de los cables de la redhasta llegar al cuarto de control,

5.1.10 Gabinete para la red DeviceNet y para el cuarto de control.

Cantidad requerida: 4 para campo y 1 para el cuarto de control.ID Cotización Nas-805-ei / Nas-806-eoValor equipo:

Gabinete para red DeviceNet $1,560 peso mexicanoGabinete en el cuarto de control $2,830 peso mexicano

El gabinete para red DeviceNet en campo es utilizado para la distribución yrecepción de cables de los nodos de la red y el troncal de DeviceNet. Fabricadoen acero laminado en frío, canastillas porta cables, entrada y salida de cables enla tapa superior e inferior. El gabinete en el cuarto de control es para montar elCompacLogix y algunos otros elementos. Fabricado en acero laminado, canastillasporta cables, entrada y salida de cables en la tapa superior y torretas deseñalización en la tapa lateral.


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5.1.11 Cable troncal delgado.

Cantidad requerida: 133.5 mID Cotización NMEA2000

Valor equipo: $3,394.90 peso mexicano

El cable troncal es el bus, o la parte central del sistema de cables de la red.Lalongitud del cable troncal depende de la ubicación de los nodos en su red, paraeste proyecto la longitud máxima desde campo hasta el cuarto de control es de133.5m,

5.1.12 El costo total del proyecto

El costo total para la automatización de la planta el proceso de saponificación de jabón, controlándolo mediante una red de comunicación industrial DeviceNet, esde $ 454,814.88 pesos mexicanos, para cumplir nuestro objetivo de proyecto, conun alto rendimiento.

5.2 Beneficios del proyecto.

Como ya se había mencionado en el planteamiento del problema, en lasaponicacion de jabón no se logra la uniformidad de la mezcla que se necesita yse tiene pérdidas de tiempo debido a que no se cuenta con un diagnostico defallas. Prácticamente lo que se realiza es el monitoreo de los valores de

alimentación para controlar la temperatura y nivel de pH, para obtener un productode mejor calidad, reduciendo perdidas de tiempo y materia prima.

La red de DeviceNet para este proyecto nos beneficia en:

• Reducción de costes y tiempo de instalación en nuestro proceso.• Tiempo de respuesta rápido• Diagnósticos y configuración desde el cuarto de control• Tecnología en la planta.• DeviceNet permite integrar un amplio rango de dispositivos que van desde

sensores, variadores de velocidad hasta botoneras, PLCs hasta dispositivosneumáticos.• DeviceNet está basado en el modelo Productor/Consumidor ofrece

opciones de funcionamiento basadas en eventos de tiempo (las cualesincrementan el rendimiento de la red en general)

• DeviceNet permite configurar en tiempo real una serie de dispositivos enred. Los parámetros de la configuración pueden ser guardados en lamemoria del ordenador para posteriormente transferir la información en


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caso de ser necesario reemplazar algún dispositivo, también es posiblereemplazar dispositivos conectados a la red en funcionamiento sin afectarlas comunicaciones

• Estrategias de mantenimiento preventivo a la red.• Mayor productividad y calidad en el proceso de saponificación.

• Los dispositivos pueden proporcionar más información, con mayor precisióny fiabilidad, para detectar fallas.• Proporciona una instalación simple y flexible que no requiere unas

herramientas especiales.• Integración de un amplio rango de dispositivos• Un sistema compacLogix que comunicado a la red de DeviceNet realiza la

aplicación del control de los equipos del proceso, con un alto rendimiento.


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CAPITULO VICONCLUSIONES.


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En este capítulo se muestra el cumplimiento de los objetivos planteados yresultados a los que se llega.

CONCLUSIONES

A lo largo de esta investigación de este proyecto hemos cumplido los objetivos dela implementación de un sistema de medición de temperatura y nivel de pH quepermita la manipulación de los valores desde el cuarto de control mediante unared de comunicación DeviceNet, para los cuales se realizaron la selección desensores de temperatura, medidor de nivel, sensor de pH, sistema de pesaje,selección de PLC CompacLogix 1769-L32E y la simulación de la configuración dela red en el software RSNetWorx for DeviceNet.

Nos hemos dado cuenta del avance tecnológico que hemos tenido estos últimos

años, colocando sistemas de comunicación industrial obtenemos los cualesproporcionan una instalación simple y flexible que no requiere unas herramientasespeciales, se puede tener mayor productividad y calidad en el proceso desaponificación, los dispositivos pueden proporcionar más información, con mayorprecisión y fiabilidad, para detectar fallas con un alto rendimiento.


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Glosario de términos.

Álcali.- Son óxidos, hidróxidos y carbonatos de los metales alcalinos. Actúan como basesfuertes y son muy hidrosolubles. De tacto jabonoso, pueden ser lo bastante corrosivoscomo para quemar la piel, al igual que los ácidos fuertes.

Índice de saponificación.- Son los mg de KOH necesarios para saponificar 1g degrasa o aceite.

Jabón base.- Masa resultante de la reacción de saponificación, que aún no ha sidotratada en la planta de terminación de jabón, en donde se dan las característicaspropias del producto como tal.

Jabón fino.- Indicado para el lavado de prendas delicadas; en su fabricación seusan sebos refinados y blanqueados.

Jabón intermedio.- Para uso de prendas corrientes, dentro de sus materias primasse incluye un porcentaje determinado de sebo sin refinar y el restante de seborefinado.

Jabón de rrelleno.- Es un tipo de jabón en donde sus componentes principales esuna mezcla variada de sobrantes en la producción de otros jabones, soap stock, ysebos sin refinar.

Lípidos.- Son una serie de compuestos que cumplen funciones en los organismosvivientes, entre ellas la de reserva energética. Son un conjunto de moléculasorgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono ehidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también puede contener fósforo,azufre y nitrógeno, que tiene como característica principal el ser hidrofóbicas oinsolubles en agua y sí en disolventes orgánicos como la bencina, el alcohol, elbenceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llamaincorrectamente grasas, aunque las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentesde animales.

Liquidación.- Ultima lavada que se realiza a la masa jabonosa con el fin dedisminuir el contenido de electrolitos hasta un 0.45-0.5 %; de manera tal que seasegura ubicar el producto saponificado en un diagrama de fases en la zonadonde se separa una mezcla de jabón puro y jaboncillo.

Paila.- Recipiente redondo de metal o greda, empleado para la fabricaciónartesanal de jabón.

Saponificación.- Reacción química entre un ácido graso (o un lípido saponificable,portador de residuos de ácidos grasos) y una base o álcali.


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Bibliografía y fuentes de consulta.Libros:[1]Fábrica de jabón, La Corona.

[2]Tecnología de aceites y grasas, E. Bernardini. Ed. Alambra, Madrid.[3]Las Comunicaciones en la Empresa: Normas, redes y servicios, P. Mariño, RA-MA, 2ª edición, 2003.[4]Buses de Campo (I): características y aplicaciones, P. Mariño, M.A. Domínguez,F. Poza y J. Nogueira, Automática e Instrumentación, nº 314, pp. 69-79,.

Sitios de Internet:[5]http://www.iqb.es/diccio/j/ja.htm 10-07-09[6]http://www.colgate.es/about/history.shtml 13-07-09

[7]http://www.conaculta.gob.mx/saladeprensa/2004/01jul/principal.html 19-07-09[8]www.tecnologiaslimpias.org/Jabones21.jpg 18-08-09[9]http://itech-control.com/Pesaje/pesaje.htm 30-09-09Análisis de estado del arte de los buses de campo aplicado al control de procesosindustriales [en línea][10]http://cabierta.uchile.cl/revista/19/articulos/pdf/edu3.pdf 12-08-09Introduccion a las redes de comunicaciones industriales [en línea] .[11]http://www.disa.bi.ehu.es/spanish/ftp/material_asignaturas/Laboratorio%20de%20Comunicaciones%20Industriales/Documentaci%F3n/Introducci%F3n%20a%20las%20Comunicaciones%20Industriales.pdf 14-08-09DEVICENET Technical Overview [en línea] 03-08-09[12]http://www.odva.org/portals/0/library/publication_numbered/pub00026r1.pdfSistema de bus as-interface, Catalogo 2008-2009 [en línea][13]http://pdf.directindustry.es/pdf/ifm-electronic/sistema-de-bus-as-interface-catalogo 2008 2009 05-07-09[14]http://www.ifmefector.com/ifmar/web/fluid-sensor-catalogue.htm 09-09-09[15]http://www.keyence.com.mx/products/sensors/laser/gv/gv_dimensions_1.php?style=print 24-09-09NORMAS:NORMAS APLICABLES PARA LA RED DE DEVICE NET ISO 11898.NORMA IEEE802.3 BASADA EN RED ETHERNET.

NORMA ISA S5.1 Y S5.5 PARA DT.MANUAL DE CONTROLADORES 1769 COMPACTLOGIX.DATASHEET DE Célula de pesada 0743.DATASHEET DE Célula de pesada 0745A.MANUAL DE REFERENCIA ALLEN BRADLEY SLC500 Y MICROLOGIX 1000.


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ANEXO (A). Plano v is ta superior de la planta.


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Anexo (B).Plano vista lateral de la planta.


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Anexo (C).Plano, cableado de la red.


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Anexo (D).Plano, tablero de control .

jabon de sosa

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