perfil de automatizacion del psgh quinua

7/29/2019 Perfil de Automatizacion Del PSGH Quinua

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ESCUELA MILITAR DE INGENIERAMCAL. ANTONIO JOSE DE SUCRE

BOLIVIA

PERFIL DE TRABAJO DE GRADO

AUTOMATIZACION DE LA PLANTA DE HILOS - ILLIMANI

HUBER AUGUSTO MARTINEZ TUMIRI

LA PAZ, 2010


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ESCUELA MILITAR DE INGENIERAMCAL. ANTONIO JOSE DE SUCRE

BOLIVIA

PERFIL DE TRABAJO DE GRADO

AUTOMATIZACION DE LA PLANTA DE HILOS - ILLIMANI

HUBER AUGUSTO MARTINEZ TUMIRI

Perfil de Trabajo de Grado presentadocomo requisito para la aprobacin deTemario y desarrollo del Trabajo deGrado

TUTOR: ING. ARTURO MARIN THAMES

LA PAZ, 2010


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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIN 1

2. ANTECEDENTES...... 3

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 5

4. OBJETIVOS. 6

4.1 Objetivo General. 6

4.2 Objetivos Especficos 6

5. JUSTIFICACIN. 8

5.1 Justificacin Acadmica... 8

5.2 Justificacin Social 8

5.3 Justificacin Tcnica. 9

6. LIMITES Y ALCANCES. 9

6.1 Limites... 9

6.2 Alcances 9

7. SOLUCIN PROPUESTA.... 10

TEMARIO TENTATIVO12

CRONOGRAMA... 14

BIBLIOGRAFA. 15


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1. INTRODUCCIN.

Los hilos de algodn

La quinua es reconocida a nivel mundial por su alto nivel nutricional debido a que

contiene un mayor ndice de protenas, calcio, fosforo y hierro que el que poseen

otros cereales conocidos (Rojas, Soto, & Carrasco, 2004), los valores nutritivos

que tiene la quinua se muestra en la tabla 1 en comparacin al trigo y avena que

son cereales reconocidos con altos componentes proteicos.

Componentes Quinua Real Trigo Avena

Caloras 336,0 330,0 405,0

Agua 10,8 16,5 9,3

Protenas 12,1 9,2 10,6

Grasas 6,1 1,5 10,2

Carbohidratos 68,3 71,6 68,5

Fibra 6,8 3,0 2,7Cenizas 2,7 1,1 1,5

Calcio 107,0 36,0 100,0

Fsforo 302,0 224,0 321,0

Hierro 5,2 4,6 2,5

Tiamina 1,5 0,2 0,0

Riboflavina 0,3 0,8 0,0

Niacina 1,2 2,8 0,0

As. ascrbico 1,1 0,0 0,0

Tabla 1. Composicin del grano de quinua respecto al trigo y la avena

Fuente: PROCISUR-ICA, 2004

La variabilidad y diversidad de la quinua, se resume en 5 grupos:


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Quinua de valles (2,000 y 3,000 msnm) que son tardas y de porte

alto.

Quinua de altiplano (alrededor del Lago Titicaca) que soporta

heladas y relativa escasez de lluvias. Quinua de terrenos salinos (llanuras del altiplano de Bolivia) que

soporta suelos salinos.

Quinua del nivel del mar (encontrada en el sur de Chile) que son

plantas pequeas, sin ramas y con granos amargos.

Quinuas sub-tropicales (valles interandinos de Bolivia) que presentan

granos pequeos blancos o amarillos.

La Quinua Real es una variedad amarga, que solamente es producida en

Bolivia y particularmente en los departamentos de La Paz, Oruro y Potos,

al contorno de los Salares de Uyuni y Coypaza. Estas tierras y salares son

las que contienen una contextura apropiada para la produccin de ste tipo

de quinua (Rojas, Soto, & Carrasco, 2004).

Considerando los mltiples valores nutritivos que tiene la quinua es

necesario industrializarla por lo que se somete al proceso del Beneficiado

de la quinua, segn el Centro de Promocin de Tecnologas Sostenibles

(CPTS). Los procesos desarrollados por el CPTS para el beneficiado del

grano de quinua en bruto, est constituida por los siguientes tres sistemas:

Sistema de limpieza por va seca.- Este sistema cumple la funcin de

eliminar las impurezas cuyo tamao es ligeramente mayor y menor queel grano de quinua; remover un alto porcentaje del episperma del grano

que contiene saponinas; y eliminar un alto porcentaje de pajilla, ramitas

y material celuloso similar.

Sistema de limpieza por va hmeda.- Este sistema cumple la funcin

de eliminar la saponina remanente en el grano de quinua, as como toda


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posible piedrecilla que no haya sido eliminada por la va

seca.(CPTS,2004)

Sistema de secado de grano hmedo.- Esta operacin tiene como

objetivo eliminar el exceso de agua en la quinua proveniente de las

operaciones anteriores. Consiste en realizar el secado de la quinua para

bajar su humedad hasta menos del 12 % esta cantidad de agua en el

grano garantiza su preservacin ante el desarrollo microbiano y

germinacin. (www.infoquinua.bo)

2. ANTECEDENTES.

En los ltimos aos se cultiva en promedio una superficie de ms de 35 milhectreas en todo el Altiplano boliviano. Las principales reas de cultivo que

se han desarrollado en el pas estn en La Paz, en las Provincias Aroma y

Gualberto Villarroel, en Oruro, en la regin de Salinas de Garci Mendoza de

la Provincia Ladislao Cabrera, que es una de las zonas ms importantes en

produccin bajo el sistema de propiedad comunal con la distribucin

equitativa de la tierra, y en Potos, que cuenta con la regin de Llica de la

Provincia Daniel Campos y la Provincia Nor Lpez, como una de las zonas

que produce quinua de alta calidad.

La Quinua Real es la ms cotizada y buscada en los mercados extranjeros

por el tamao grande de sus granos, identificados como de primera clase

alcanzando hasta 2.5 mm de dimetro. Este tipo de quinua es relativamente

resistente a las heladas y perodos de sequa, lo cual facilita su cultivo en

las rigurosas condiciones climticas del Altiplano. El grano de quinua Real

tiene un alto contenido de saponina que le da un sabor amargo, y debe ser

removido antes de su consumo, aumentando el costo de su procesamiento.

Sin embargo, este alto contenido de saponina crea cierta proteccin del

grano contra el ataque de pestes plagas principalmente contra las aves

(ANAPQUI, 2001; IICA/PNUD, 1991).


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La gran demanda local de quinua orgnica ocurrida durante el 2007 y 2008,

que se dio en competencia con rescatadores de quinua bruta que la venden

a intermediarios peruanos, hizo que el precio de la quinua bruta orgnica

suba desde 270 Bs/qq (enero/2007), pasando por 320 Bs/qq (enero/2008),

hasta llegar a un mximo de de 840 Bs/qq (octubre diciembre/2008), para

luego estabilizarse en el precio actual de 700 Bs/qq (mayo/2009). Con este

precio actual de la quinua bruta con certificacin orgnica (equivalente a un

precio de 2,200 US$ por tonelada), la quinua beneficiada con certificacin

de procesamiento orgnico se exporta actualmente a un precio de 3,100

US$ por tonelada (www.cpts.org).

Ao Superficie

cultivada

de quinua

[Hectreas]

Cantidad

de quinua

producida

[Toneladas]

Cantidad

exportada

con

certificacin

[Toneladas]

Monto de la

exportacin

[Dlares]

Precio

promedio

[US$/ton]

1998 38.250 16.680 1.400 1.900.000 1.340

1999 34.170 22.030 2.000 2.700.000 1.3402000 35.720 23.240 1.400 1.600.000 1.150

2001 33.930 21.740 2.200 2.400.000 1.120

2002 33.870 23.150 2.100 2.400.000 1.160

2003 45.680 26.540 2.900 3.200.000 1.100

2004 43.780 24.760 4.100 4.700.000 1.140

2005 44.880 25.650 5.000 5.700.000 1.150

2006 49.360 25.910 7.800 9.000.000 1.170

2007 50.380 23.190 10.600 13.400.000 1.260

2008 56.500 25.910 10.300 23.000.000 2.230

Tabla 2. Datos de Produccin de quinua bruta y de exportacin de quinua

con certificacin orgnica durante los aos 1998 a 2008.

Fuente: CPTS, I. M.
http://www.cpts.org/http://www.cpts.org/


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3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

El secado se realiza en mesas de secado acondicionadas con quemadores

a gas y turbina de aire. La carga de la quinua se realiza en las mesas de

secado que deber realizarse en forma manual. Una vez seco, el grano de

quinua se abre la compuerta e inmediatamente sale el producto, como se

ve en la ilustracin 1 tenemos el sistema de secado de grano hmedo.

Ilustracin 1. Generador de aire caliente y mesa de secado de grano

Fuente: (CPTS, 2006).

El sistema de secado de grano hmedo es la ltima etapa del proceso del

beneficiado de la quinua en el cual se identifico la falta de automatizacin y

el escaso control del porcentaje de humedad.

La falta de automatizacin se encuentra en el funcionamiento de la maquina

debido a que inicialmente se carga la quinua sobre la mesa de secado y se

enciende la maquina, luego vienen obreros a remover la quinua con palas

puesto a que este se encuentra reposado sobre la mesa de secado y la

parte inferior es la que seca de manera acelerada y la parte superior aun

sigue hmeda, luego de un lapso de tiempo viene un Inspector qumico

para realizar la medicin del porcentaje de agua que tiene la quinua.

Mesa de

Secado

Salida del

rano seco

Generador de

aire calienteRegulador

del

generador

Turbina de

alta

eficiencia

Aire

caliente


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El proceso no tiene un control adecuado del porcentaje de humedad debido

a que en el proceso se toma una muestra del total del producto, se mide la

humedad en base al PH de la quinua muestreada y en base al valor que

obtenga el porcentaje se toma decisiones sobre la maquina, este puede

seguir funcionando o en su caso detenerse.

Estos problemas muestran que no existe automatizacin y control

automtico sobre el porcentaje de humedad en la maquina, de tal manera la

homogeneidad del producto no es convincente y puede que el producto

tenga o no el porcentaje de agua menor al 12% que es el preestablecido.

Cmo automatizar el sistema de secado de grano hmedo para la

obtencin de un producto final (quinua) con un porcentaje de agua medible

y controlable?

4. OBJETIVOS.

4.1 Objetivo General.

Disear e implementar un prototipo de control automtico de secado de

grano de la quinua que mida el porcentaje de humedad que contiene el

producto utilizando un PLC, sensores y actuadores asociados al proceso.

4.2 Objetivos Especficos.

Estudiar el proceso de beneficiado de la quinua.

Averiguar normas de calidad referido al porcentaje de humedad de la

quinua.


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Plasmar un sistema mecnico automtico de carga para el grano.

Investigar acerca de mquinas de secado de grano para la seleccin de

un prototipo.

Especificar los equipos requeridos para la instrumentacin electrnica

que se utilizara en el prototipo de secado de grano hmedo, referido

tanto a actuadores y sensores.

Analizar diferentes tipos de sensores de humedad de grano y

seleccionar el apropiado, el cual se utilizar en el sistema para la

medicin del porcentaje de humedad en la quinua.

Disear la automatizacin del proceso en general del sistema de secado

de grano hmedo que consta los procesos de cargado, funcionamiento

del secado, y liberacin de la quinua.

Disear el sistema de control automtico de la medicin del porcentaje

de humedad de la quinua.

Simular la automatizacin del proceso en general del sistema de secado

de grano, y el sistema de control automtico de la medicin del

porcentaje de humedad.

Implementar el prototipo seleccionado incluyendo los sensores que

intervengan en el cargado, secado, y la medicin de humedad.

Asimismo debern estar incluidos los actuadores.

Realizar pruebas de funcionamiento del prototipo implementado con

quinua hmeda.


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5. JUSTIFICACIN.

5.1 Justificacin Acadmica.

En el sistema de secado de grano hmedo estudiado se identifican

problemas de optimizacin y control en el rea, debido a la solucin

implantada se lograra tener un control autnomo sobre el mismo para ello

se requiere un estudio y nfasis en las siguientes materias estudiadas en la

carrera de ingeniera de sistemas electrnicos:

Sistemas de Control I Sistemas de Control II

Sistemas de Control Industrial

Electrnica Industrial I

Electrnica Industrial II

5.2 Justificacin Social.

Mediante la optimizacin del sistema de secado de grano hmedo el

producto tendr mejor calidad y este ofrecer un mejor cereal a los

consumidores e inherentemente obtendrn una mejor calidad de vida, en

cuanto a los productores el sistema coadyuvara al mejor rendimiento y

produccin del mismo de tal manera que el producto al ser garantizado

podr ser comercializado.

Las tcnicas utilizadas para la optimizacin del sistema ayudaran al manejo

del sistema de tal manera que el uso del mismo sea sencillo y prctico para

el usuario que controle el sistema.


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5.3 Justificacin Tcnica.

Mediante la automatizacin de los procesos del sistema de secado de

grano hmedo de la quinua en bruto, se garantizar el desarrollo

tecnolgico y funcional de la planta estudiada, dando lugar a la optimizacin

del rendimiento y la produccin de la misma.

El desarrollo tecnolgico obtenido mediante la automatizacin del sistema

de secado de grano hmedo de la quinua de la planta estudiada, influir en

la implementacin de tcnicas de control mejoradas que no han sido

aplicadas en su plenitud para este tipo de industria en la actualidad.

6. LMITES Y ALCANCES.

6.1 Lmites.

El estudio realizado se enfocara de manera exclusiva al sistema de

secado de grano hmedo de la quinua, no a procesos anteriores y

posteriores, internos y externos del beneficiado de la quinua.

El prototipo ser a una escala pequea y no ser implementado en una

planta real, debido a que este presenta diferentes dimensiones y el

estudio se enfoca principalmente en el control del porcentaje de

humedad de la quinua.

6.2 Alcances.

El diseo de un sistema que podr controlar y medir automticamente el

porcentaje de agua en la quinua, permitiendo obtener la homogeneidad

del porcentaje de agua en la quinua.


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La homogeneidad del grado de porcentaje de agua en la quinua nos

permitir obtener un mejor producto..

El prototipo implementado ayudara a visualizar el funcionamiento del

sistema el cual nos mostrara los resultados finales.

Los resultados finales se visualizarn con quinua hmeda al ingreso del

prototipo y entregndonos a la salida la quinua seca con el porcentaje

de humedad homogneo.

7. SOLUCION PROPUESTA.

El sistema de automatizacin se realizara por bloques generales los cuales

son; el proceso de carga automtica, el proceso de secado de grano hmedo y

finalmente la liberacin del grano seco.

Se implementar un prototipo a escala inferior del sistema de secado de grano;

el cual deber contar con sensores, motores y actuadores. En el proceso de

secado de grano deber contar con el sensor de humedad de grano elegido,

para poder llevar a cabo las mediciones constantes del porcentaje humedad

que lleva la quinua, y as mismo tambin poder controlar este porcentaje.

El proceso utilizara un PLC (Controlador Lgico Programable) que estar

asociado con los ACTUADORES Y MOTORES de la maquina que nos

realizaran los diferentes procesos como ser el encendido o apagado de

motores, que irn conectados al PROTOTIPO DEL SISTEMA DE SECADO DE

GRANO HUMEDO, luego se dirige a los proceso automtico de carga que unavez terminado este, comienza el proceso de secado de grano que en base a

las mediciones que tome el sensor de humedad se mandar los datos al PLC y

realizara las secuencias necesarias para controlar la humedad menor o igual al

12 %.


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Finalmente el sistema terminara con la liberacin de la quinua ya seca con un

porcentaje homogneo de humedad y una vez que el sistema este vacio vuelve

a comenzar el proceso y realimentara al PLC. Un esquema general es el

siguiente:

Ilustracin 2. Automatizacin y control del sistema

Fuente: Elaboracin propia

PLC

Sensor de humedad

de grano

Actuadores,

Motores

Prototipo del Sistema de

Secado de Grano

Hmedo

Proceso automtico

de carga (1)

Proceso de secado

de grano (2)

Liberacin del grano

seco (3)

Carga

com leta

% Humedad 12 %

Sistema vacio


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TEMARIO TENTATIVO

1. INTRODUCCIN.

1.1. ANTECEDENTES.

1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

1.3. OBJETIVOS.

1.4. JUSTIFICACIN.

1.5. LMITES Y ALCANCES.

2. MARCO TERICO.

2.1. ESTUDIO DE LA QUINUA.

2.2. NORMAS DE CALIDAD DE LA QUINUA.

2.3. SISTEMAS DE SECADO DE GRANO HMEDO.

2.4. SENSORES, ACTUADORES Y MOTORES.

2.5. AUTOMATIZACIN DE PROCESOS INDUSTRIALES.

2.6. SIMULADOR PARA LA AUTOMATIZACIN DE PROCESOS

INDUSTRIALES.

3. MARCO PRCTICO.

3.1. MODELACIN DEL SISTEMA DE SECADO DE GRANO HUMEDO.

3.2. INSTRUMENTACIN ACERCA AL SISTEMA DE SECADO DE GRANO

HUMEDO.

3.3. DISEO DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN.

3.4. SIMULACIN DEL SISTEMA DE AUTOMATIZACIN.


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3.5. IMPLEMENTACIN DEL PROTOTIPO.

3.6. PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO.

4. EVALUACIN DEL DISEO.

4.1. ANALISIS DE FUNCIONAMIENTO EN COMPARACION CON EL

ANTERIOR SISTEMA DE SECADO.

4.2. EVALUACIN DE COSTOS DE INSTRUMENTACIN.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

5.1. CONCLUSIONES.

5.2. RECOMENDACIONES.

ANEXOS.

BIBLIOGRAFA.


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CRONOGRAMA DE TRABAJO.


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BIBLIOGRAFA.

CPTS, I. M. (s.f.). Tecnologa Para el Beneficiado de Quinua. La Paz, El ALto,

Bolivia.

CPTS, I. M. (s.f.). Informacin general y el estado de avance actual de la

tecnologa de produccin mas limpia para la produccin agrcola y el beneficiado

de la quinua orgnica.

http://www.infoquinua.bo/folios/dpcquinua.pdf

http://www.cpts.org/pdf/InfoGralDesarrTecnolPMLQuinua.pdf

ANAPQUI. (2001). "Alimento nutritivo de los Andes para el Mundo". Asociacin

Nacional de Productores de Quinua. La Paz, Bolivia.

Wilfredo Rojas, J. L. (2004). ESTUDIO DE LOS IMPACTOS SOCIALES,

AMBIENTALES Y ECONMICOS DE LO PROMOCIN DE LA QUINUA EN

BOLIVIA. La Paz.
http://www.infoquinua.bo/folios/dpcquinua.pdfhttp://www.infoquinua.bo/folios/dpcquinua.pdf

perfil de automatizacion del psgh quinua

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