automatización para un secador industrial de ajipanca

8/18/2019 Automatización para un secador industrial de Ajipanca.

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“Automatización de la etapa de secado en el procesamiento de la Paprika”

GESTIÓN DE PROYECTOSV Ciclo

Proyecto:

“AUTOMATIZACIÓN DE LA ETAPA DE

SECADO EN EL PROCESAMIENTO DE LAPAPRIKA”

Integrantes:

Bustinza Gutierrez, Sergio (B) Rosales Sivirichi, Javier (A)

Ruíz Mora, Jimmy (A)


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1. INTRODUCCIÓN

1.1 Breve antecedente de la empresa

Olam International fue fundada en 1989 con un producto en un país: el comercio

de anacardo de Nigeria en la India. Hoy es una empresa operativa líder en agro-

negocios de la semilla, el suministro de alimentos y materias primas industriales a

más de 13800 clientes en todo el mundo en 65 países. Su equipo de 23000

empleados ha construido una posición de liderazgo de muchas empresas de

productos como el cacao, el café, anacardo, el arroz y el algodón. Poseen 44

productos diferentes a través de 16 plataformas.

Outspan Perú S.A.C

Outspan Perú S.A.C se estableció en abril de 2006 y fue la primera operación de

Olam en los países de Centroamérica y la región andina. Originalmente fue una

empresa operativa exportadora de café de la principal ciudad portuaria de Perú;

hoy en día realiza operaciones multi-producto. Se ocupa en la alta calidad del café

arábico lavado, el orégano y el pimentón. Tienen dos fábricas procesadoras decafé, una planta de procesamiento de pimiento deshidratado y una presencia

directa en seis lugares diferentes en todo el Perú.


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2. OBJETIVOS DEL PROYECTO2.1 Objetivo general

- Automatizar la etapa de secado en una planta que procesa Paprika de talforma que se optimice los costos de la empresa y le genere ahorros a cortoo mediano plazo.

2.2 Objetivos específicos

- Implementar la estrategia de control Override para controlar la humedad enla que se encuentra la paprika y la presión del secador.

- Instalar un sistema mecánico para redirigir la dirección del vapor por el ladocorrecto.

- Evaluar los costos y gastos que genera la empresa para realizar unaevaluación beneficio/costo y establecer el tiempo de recupero de lainversión para la realización del proyecto.


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3. BASE TEÓRICA DE LA PROPUESTA

La instrumentación y control de procesos es una especialidad de la ingeniería quecombina, a su vez, distintas ramas entre las que destacan: sistemas de control,automatización, electrónica e informática. Su principal aplicación y propósito es elanálisis, diseño y automatización de procesos de manufactura de la mayor partede las áreas industriales: petróleo y gas, generación de energía eléctrica,alimentaria, textil, etc.

Derivado de que todo proceso de fabricación y manufactura requiere un control, laingeniería de instrumentación y control de procesos tiene una aplicación en elsector productivo en las siguientes áreas:

- Diseño: analiza e incorpora los componentes básicos de medición, asícomo los lazos de control en el proceso de desarrollo de la ingeniería de unproyecto para la fabricación, construcción y/o modificación de parámetros

de plantas industriales.

- Mantenimiento: que se realiza a los instrumentos de medición y control delos lazos de control de los procesos.

Otro concepto más teórico diría que la instrumentación y control son aquellosdispositivos que permiten:

Capturar variables de los procesos Analizar las variables de los procesos. Modificar las variables de los procesos. Controlar procesos.


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Figura1. Diagrama de bloques del control Override

Además de estas estrategias vistas anteriormente, se realiza la comunicación dedatos para poder monitorear la variable del proceso y así controlarlas desde unasala de control u otro punto de la planta. Esta aplicación se sustenta en losiguiente:

SCADA

Acrónimo de Supervisory Control And Data Acquisition (Supervisión, Control y

Adquisición de Datos) es un software para ordenadores que permite controlar y

supervisar procesos industriales a distancia Facilita retroalimentación en tiempo

https://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimohttps://es.wikipedia.org/wiki/Softwarehttps://es.wikipedia.org/wiki/Softwarehttps://es.wikipedia.org/wiki/Acr%C3%B3nimo


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Esto es de uso frecuente para controlar el comportamiento dinámico del sistema.

Los ejemplos de la realimentación se pueden encontrar en la mayoría de los

sistemas complejos, tales como ingeniería, arquitectura, economía, sociología ybiología

Figura2. Bloques de SCADA

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

La planta dispone de todas las etapas necesarias para efectuar todo el proceso:

Etapa de abastecimiento: es donde un colaborador carga los sacos con lamateria prima y los coloca dentro de una tolva en forma de embudo que comienza

a dirigirse por medio de una faja seccionada hacia la siguiente etapa.


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Etapa de trozado: por medio de un tornillo de cuchillas por dentro, la paprika

recorre y avanza siendo cortada en trozos pequeños que permiten que el secado y

molino posteriores, sean más efectivos.

Etapa de secado: un quemador calienta aire el cual ingresa por un tubo a un

cilindro giratorio por donde la paprika es trasladada. Esto permite que la humedad

en la salida sea menor que la de entrada.

Previo al ingreso a los molinos, hay un mecanismo que realiza un choque térmico,el cual permite que la el producto adquiera una consistencia crocante para una

mejor trituración.

Etapa de molienda: es donde se muele y hace polvo el pimentón por medio de

martillos y tamizadores que trituran el producto al gusto del cliente.

Etapa de empaquetamiento: es la última parte en donde el producto final se

empaca en cajas de más de 600 kilos y bolsas de acuerdo al pedido del cliente

importador.

5. DEFINICIÓN DE LA PROPUESTA

5.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

En la evaluación de la eficiencia de la línea de producción se observa un


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5.2 DIAGRAMA DE CAUSA Y EFECTO

Figura3. Espina de pescado


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5.3 SOLUCIÓN PROPUESTA

Para ello, se propone realizar este proyecto de mejora en base a: 1)automatización, la cual consiste en implementar un estrategia de control que

mantenga la humedad del producto a un valor deseado dentro del secador y a la

misma vez controle la presión dentro del mismo con la finalidad de que no se

ejerza demasiada fuerzas que provoquen las famosas fugas; y 2) cambios

mecánicos los cuales consisten en redirigir el tubo interno del secador de dondese expulsa el aire caliente para que el funcionamiento de su propio extractor de

aire sea óptimo.

5.4 BENEFICIOS DE LA PROPUESTA

Al reducir las fugas de pimentón en polvo, habrá un gran progreso en el impacto

ambiental que estas producen, ya que existirá un ambiente mucho menos

contaminado y más agradable para el trabajo humanitario dentro de la planta.

Además, el porcentaje de personas afectadas por esta causa será mucho menor y

la salud del trabajador será una prioridad reduciendo los gastos de la empresa en

posibles curaciones para enfermedades respiratorias y/o pulmonares, incluso, la

calidad de la empresa aumenta en el diagnóstico de las inspecciones ambientales.Por otro lado, el producto que se pierde, aun si fuese en pequeñas cantidades al

mes significará un mayor ingreso para beneficio de la compañía; en consecuencia


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Figura4. Vista superior del diseño actual del secador

Lo ideal es que el aire caliente que ingresa tenga la misma dirección con laentrada del producto y de esta manera regule la temperatura y humedad del

mismo a valores óptimos. Por ello, se diseña un tubo en forma de „T‟ del mismo

material (acero inoxidable) con las esquinas curvas para hacer un retorno del aire

y vaya en dirección junto con el producto y el extractor haga su trabajo con mayor

eficiencia al derivar ese aire al exterior.


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5.5.1 Parte electrónica

El actual control de temperatura en la etapa de secado es el „ON/OFF‟. Este tipode control solo enciende el horno cuando el aire caliente es menor de latemperatura deseada, y apaga el horno cuando el aire caliente es mayor a latemperatura requerida.

La mejora a realizar se trata de implementar una estrategia de control llamada„Control Override‟ la cual permite el control de la variable principal, denominadavariable primaria, que en este caso sería la humedad del producto y suspender

este control cuando se presenta alguna limitación en el sistema. Un sistema decontrol auxiliar, evitará que la variable auxiliar, que para este caso sería la presiónde aire en el secador, alcance valores extremos. Cabe resaltar que el nuevo tipode control sería PID.

Añadido a esto, se realiza un sistema de control y supervisión utilizando elsoftware TIA Portal y las pantallas InTouch, para que el jefe de planta o la personaencargada pueda monitorizar desde una sala de control.

Esta idea de automatización es un beneficio tanto en la producción porque vacuidar la calidad del producto y además va regular la presión del aire caliente paraque este no ejerza fuerzas que provoquen fugas en el secador.


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6. ESTRUCTURA FINANCIERA

6.1 COSTOS Y PRESUPUESTO

6.1.1 Inversión en activos

ACTIVOS TANGIBLESCantidad Unidad Valor

Válvula de control 1 S/. 2500.00

Transmisor de presión 1 S/. 1800.00Transductor de humedad 1 S/. 1800.00

Controlador LógicoProgramable

1 S/. 10000.00

Registrador 1 S/. 1500.00Indicador 1 S/. 600.00

HMI KTP 600 1 S/. 1200.00

Tuberías x10m 1 S/. 700.00Rollo de cable para conexión

(100 m.)1 S/. 500.00

Tubos de acero inoxidable 1 S/. 1500.00

SUBTOTAL

S/. 22100.00

ACTIVOS INTANGIBLESCantidad Unidad Valor


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6.1.2 Servicio a la deuda

Unidad Valor %Inversión Total S/. 30400.00 100%

Aporte Empresa S/. 12160.00 40%Préstamo S/. 18240.00 60%

Tasa de interés

mensual (i)- 6%

-

Tipo definanciamiento

Cuota constante a 4meses

-

( )

( )

( )

( )

MES CUOTA INTERES AMORTIZACION SALDO0 - - - 18240.001 5263.90 1094.00 4169.9 14070.12 5263.90 844.2 4419.7 9650.4

3 5263.90 579.1 4684.9 4965.54 5263.90 297.93 4965.5 0.00


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6.1.3 Estimación de ahorro

Para estas estimaciones se toma en cuenta lo siguiente:Consumo de energía: solamente la etapa de secado.Pago de trabajador ausente: 1 falta c/u al mes. 25 trabajadores. S/40 diario.Producto perdido: 900kg/mes Una caja de 600kg es vendida a 6000.

COSTOS SIN IMPLEMENTAR LAMEJORA

Mensual Anual

Consumo de Energía S/.1500.00 S/.18000.00

Pago de trabajador ausente S/.1000.00 S/.12000.00

Valor perdido del producto porfugas

S/.9000.00 S/.108000.00

Mantenimiento S/.1000.00 S/.12000.00

TOTAL S/.12500.00 S/.150000.00

COSTOS IMPLEMENTANDO LAMEJORA

Mensual Anual


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7. FLUJO DE CAJA

8. EVALUACIÓN DEL PROYECTO (CALCULADOS CON F.C.E.)

MES 0 MES 1 MES 2 MES 3 MES 4INVERSIÓN ACT.

TANGIBLES22100.00 - - - -

INVERSIÓN ACT.

INTANGIBLES8300.00 - - - -

CAPITAL DE TRABAJO - - - - -

AHORROS - 8700.00 8700.00 8700.00 8700.00

FLUJO DE CAJAECONOMICO

-30400.00 8700.00 8700.00 8700.00 8700.00

PRÉSTAMO 18240.00 - - - -

AMORTIZACIÓN - 4169.90 4419.70 4684.90 4965.5

INTERES - 1094.00 844.2 579.1 297.93

FLUJO DE CAJA

FINANCIERO -12160.00 3436.1 3436.1 3436.1 3436.1


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8.2 Periodo de Recupero

Nos sirve para determinar el tiempo que demora recuperar la inversión.Inversión total: S/. 23200.00

Periodo Acumulado1 8700.00

2 17400.003 26100.004 34800.00

Se observa que para el cuarto año ya se recuperó el total de la inversión. A partirde ello, se interpolan los acumulados de los periodos 3 y 4 con el fin de obtener eltiempo exacto en el cual se recupera la inversión total.

3 - S/. 26100.00

X - S/. 30400.00

4 - S/. 34800.00

Por interpolación:


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todo el secador, llegando a generar pequeñas fisuras en el secador. La fuerza delaire que se inyecta al secado es tan fuerte que llega a sentirse por toda la línea de

proceso que se encuentra antes del secado, pero esta se controló ligeramente con

un gorro chino ubicado dentro del secador para que así no llegue a las líneas de

proceso anterior al secado.

Con el tiempo estas fisuras llegan a ser más grandes y comienza a haber fugas locual crea molestias en el área de trabajo, ya que esta área se encuentra en una

ambiente picante, debido al polvillo de páprika.

Consecuencias:

Toser de forma continua. Problemas con los pulmones, este polvillo puede entrar por las fosas

nasales si uno no usa protección.

Atorarse con el polvillo, es más si es un polvillo picante.

Se siente picazones en el cuerpo y rostro, toda parte del cuerpo que esté

contacto con el polvo. Si alguien es alérgico al polvillo puede sufrir daños severos.


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10. OBSERVACIONES

El retorno de inversión es rápido, ya que se trata de un proyecto de mejora,en el cual solo existe una gran inversión al inicio, y luego, mensualmentecomo egresos, las cuotas como pagos al banco por el préstamo.

Se verifica que mediante la ruta crítica se puede determinar qué tan

probable es terminar el proyecto en un periodo de tiempo y así estimar lafecha de la puesta en marcha. De esta manera se puede estimar a partir delos flujos de caja, desde cuando se percibirá el ahorro estimado.

Los costos de los activos tangibles e intangibles son estimados pero muycercanos a los valores reales de la empresa. Como el tema es confidencial,la empresa no puede proporcionar los datos exactamente.


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11. CONCLUSIONES

Se realizó un proyecto de automatización en la etapa de secado en unaplanta que procesa Paprika de tal forma que se optimizó los costos de laempresa y le generó ahorros a corto o mediano plazo.

Se proyectó una implementación de estrategia de control Override para

controlar la humedad en la que se encuentra la paprika para conservar oaumentar la calidad del producto para su venta; y la presión del secadorpara que este no ejerza fuerza que expulsen el polvillo de Paprika.

Se proyectó instalar un sistema mecánico para redirigir la dirección delvapor por el lado correcto, haciendo que el trabajo del secador más

eficiente, y no haga que el polvillo de paprika regrese por las líneasanteriores provocando fugas y molestias en la planta.

Se evaluó los costos y gastos que genera la empresa para realizar unaevaluación económica como el beneficio/costo, en el cual se compruebaque el proyecto es viable; y se estableció el tiempo de recupero de la

inversión para la realización del proyecto, el cual será en un periodo de 3,5meses.


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12. ANEXO

Anexo1: Lluvia de ideas (Brainstorming)


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Anexo5: Vista interior del secador


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Anexo6. Precio en dólares de la paprika

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