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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO ESPECIALIZACIÓN EN AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
SISTEMA DE CONTROL AUTOMATIZADO PARA LA SECUENCIA D E LLENADO DE GLICERINA EN LAS TOLVAS DEL HOLDING TANK
INTEGRANDO TECNOLOGÍAS HMI-PLC.
CASO: LABORATORIOS PFIZER VENEZUELA S.A.
Trabajo Especial de Grado para optar al título de Ingeniero Especialista en Automatización Industrial .
Autor: Armando A Rodríguez Torres.
Tutor Académico : Elvira Villegas Montagne.
San Diego, Agosto de 2014
II
ACEPTACIÓN DEL TUTOR ACADÉMICO
Quien suscribe, hace constar que ha leído el Proyecto del Trabajo de
Especialización presentado por el ciudadano Armando A. Rodríguez Torres,
portador de la cédula de identidad Nº 10.225.615, titulado Sistema de Control
Automatizado para la Secuencia de Llenado de Glicerina en las Tolvas del
Holding Tank Integrando Tecnologías HMI-PLC, presentado como requisito
parcial para optar al Grado de Ingeniero Especialista en Automatización
Industrial, y acepta la tutoría del mencionado Proyecto durante su etapa de
desarrollo y evaluación, según las condiciones de la Dirección General de
Estudios de Postgrado de la Universidad José Antonio Páez y sus
correspondientes Reglamentos.
En San Diego, a los diez días del mes de Diciembre del año dos mil trece.
______________________
Ing. Esp. Elvira Villegas Montagne.
CI: 7.544.198
III
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PAÉZ ÁREA ESTUDIOS DE POSTGRADO
ESPECIALIZACIÓN EN AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
CONSTANCIA DE APROBACIÓN DEL PROYECTO
ACEPTACIÓN DEL TUTOR
Los suscritos, miembros de la comisión coordinadora de la Especialización en
Automatización Industrial en reunión celebrada en la
fecha:________________, acordaron por unanimidad la APROBACIÓN DEL
PROYECTOde trabajo de Especialización titulado Sistema de Control
Automatizado para la Secuencia de Llenado de Glicerina en las Tolvas del
Holding Tank Integrando Tecnologías HMI-PLC, presentado como requisito
parcial para optar al grado de Ingeniero especialista en Automatización
Industrial, presentado por el ciudadano Armando A Rodríguez Torres, portador
de la cédula de identidad Nº 10.225.615
En San Diego, a los siete días del mes de Agosto del año dos mil trece.
_____________________ ______________________
Miembro Miembro
___________________
Coordinador del Programa
San Diego, Agosto 2014
IV
INDICE GENERAL
pp.
LISTA DE FIGURAS ..................……………………………………...………….vii
LISTA DE TABLAS ……..………………...…………………………………….viii
RESUMEN…….…….……..…………………………………….…………………ix
INTRODUCCIÓN...……………………………………..………………………….1
CAPÍTULO
I. EL PROBLEMA
Diagnóstico del Problema………………………………………………2
Objetivos de la Investigación
Objetivo General…………………………………………………….5
Objetivos Específicos……………………………………………….5
Justificación de la Investigación……………………………………….6
Alcance y Delimitaciones……………………………………………….7
CAPÍTULO
II. MARCO TEÓRICO
Antecedentes de la Investigación……………………………………8
Bases Teóricas
Automatización Industrial…………………..……….…………….10
Sistemas de Control………………………………………..………11
PLC (Programmable Logic Controller)…………………………..14
Pantallas Táctiles…………………………………………………..15
Variadores de Frecuencia…………………………………………17
Sensores………….……………………...………………………….19
Supositorios de Glicerina………………………………………….20
V
Holding Tank…………………………………….………………….21
Marco Legal
BPM, IEC……………………………………………………………22
CAPÍTULO
III. MARCO METODOLÓGICO
Tipo de Investigación……………..…………..………………….23
Modalidad de la Investigación…….....…………………………24
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos…………..24
Técnicas de análisis y Procesamientos de Datos…………….25
Procedimientos Metodológicos
Fase I. Diagnóstico…………….…………………………..…….27
Fase II. Factibilidad, técnica, operativa y económica.......……27
Fase III. Desarrollar la propuesta de un sistema de control....27
CAPÍTULO
IV. DIAGNÓSTICO
Diagnóstico actual……….………..…………..………………….29
Análisis lista de cotejo………..…….....…………………………34
Análisis cuestionario……………………………………………..39
Conclusiones y recomendaciones del diagnóstico…..……….54
CAPÍTULO
V. FACTIBILIDAD, TÉCNICA ECONÓMICA Y OPERATIVA
Factibilidad técnica….…..………..…………..………………….56
Factibilidad operativa.………..…….....…………………………59
VI
Factibilidad económica...………………………………………..60
CAPÍTULO
VI. PROPUESTA DE INGENIERIA
Justificación de la propuesta….....…………..………………….63
Propósito de la investigación…..….....…………………………64
Objetivos específicos…..………………………………………..64
Fundamentación de la investigación…….………..…..……….64
Ingeniería conceptual……………….…………….………..65
Ingeniería básica…………………………………………....68
Ingeniería de detalle……………….……………………….69
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ………….………………………………..73
APÉNDICES…………………………………….………………………………..74
VII
LISTA DE FIGURAS
pp.
FIGURAS
1 Sistema de Control Realimentado…………………..………………………..13
2 Controlador Lógico Programable………….………………………………….14
3 Pantallas Táctiles………………………………………………………………16
4 Variador de Frecuencia………………………………………………………..18
5 Sensores Inductivos y Fotoeléctricos……….………………………………..19
6 Supositorios de Glicerina………………………………………………..…….20
7 Holding Tank………………………………………………………………..…..22
8 Diagrama de flujo de llenado de tolvas……………..………………………..31
9 Diagrama de flujo de llenado de tolvas continuación...…………………….32
10 Parada de emergencia..………………………………………………………35
11 Tolvas de llenado…………….………………………………………………..35
12 Tablero de control…………………………….………………………………..36
13 Estructura de acero inoxidable….…………………….………………..…….37
14 Tablero de control abierto………………….……………………………..…..38
15 Diagrama de flujo automatizado llenado de tolvas……………….………..68
16 Esquema general de la arquitectura propuesta………....………………….69
17 Programación Grafcet PLC………………………...…………………………70
VIII
LISTA DE TABLAS
pp.
TABLA
1 Recursos a utilizar……………….………………………………………………28
2 Lista de cotejo Holding Tank..….………………………………………………33
3 Comparación de los sistemas de control PLC…….…………………………58
4 Comparación de Interfaz HMI.…………………………………………………59
5 Costos de equipos………………………………………………………………61
6 Costos de materiales…...……….………………………………………………61
7 Costos de servicios……..……….………………………………………………62
8 Costos de personal..…………….………………………………………………62
9 Leyenda de mensajes HMI……..………………………………………………71
10 Leyenda de entradas PLC…….………………………………………………72
11 Leyendas de salidas PLC…….…….…………………………………………73
IX
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO ESPECIALIZACIÓN EN AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
SISTEMA DE CONTROL AUTOMATIZADO PARA LA SECUENCIA D E LLENADO DE GLICERINA EN LA TOLVAS DEL HOLDING TANK
INTEGRANDO TECNOLOGÍAS HMI-PLC.
Autor: Armando A Rodríguez Torres. Tutor: Elvira Villegas Montagne. Mes, Año: Agosto, 2014
RESUMEN
El propósito de esta investigación es proponer unSistema de Control
Automatizado para la Secuencia de Llenado de Glicerina en las Tolvas del
Holding Tank Integrando Tecnologías HMI-PLC, en el laboratorio Pfizer
Venezuela, S.A. Actualmente la secuencia de llenado se realiza de forma
manual, esto agrega la posibilidad que ocurran errores humanos en la
manipulación de la secuencia, en vista de que un paso ejecutado de manera
incorrecta puede provocar fugas de glicerina a alta temperatura,lo cual pone
en riesgo la integridad física de los trabajadores, también es importante
mencionar la posibilidad de pérdida de productos. De allí que esta
investigación tiene como objetivo proponer un sistema de control
automatizado para la secuencia de llenado de glicerina que garantice
seguridad y confiabilidad. Según la finalidad que se persigue, la investigación
es de tipo factible, incluyendo la Contextualización del Problema, Marco
Teórico y Marco Metodológico, Diagnóstico de la situación actual, factibilidad
técnica, económica y operativa. Finalmente la Propuesta de ingeniería.
Descriptores: Holding Tank, PLC, HMI, Sensores.
1
INTRODUCCIÓN
Cuando el mundo está cada vez más globalizado, las instituciones y las
empresas se han visto en la necesidad de implementar proyectos con ideas
visionarias en algunos casos, para mejorar las perspectivas de sus negocios.
Es conveniente analizar cuantas empresas podrán sobrevivir en un mercado
tan competitivo, donde se debe utilizar tecnologías de vanguardia.
Por consiguiente, en años recientes se ha incrementado el uso de
autómatas programables digitales PLC en sistemas de control. Los PLC se
utilizan para alcanzar el desempeño óptimo por ejemplo, en la forma de
productividad máxima, beneficio máximo, costo mínimo o la utilización mínima
de energía en los procesos productivos.
Es así como este estudio plantea la solución a la problemática en el
llenado de tolvas en el Holding Tank de Laboratorios Pfizer Venezuela, S.A.
con la propuesta de un sistema de control automatizado para la secuencia de
llenado de glicerina en las tolvas, que integre nuevas tecnologías en PLC,
Variadores de frecuencia, pantallas táctiles HMI, entre otros, que sustituyan el
anterior sistema de control manual.
En su esencia, este trabajo de Grado está estructurado por el Capítulo I,
que comprende la contextualización del problema, objetivos, justificación y
delimitación, en el Capítulo II se encuentra el Marco Teórico, donde están los
antecedentes de la investigación, bases legales, el Capítulo III contiene el
Marco metodológico y las fases que constitutivas del proyecto, en el capítulo
IV se realizó un diagnóstico de la situación actual del equipo, posteriormente
en el capítulo V se realizó un estudio de factibilidad técnica, operativa y
económica, por último en el capítulo VI se presenta la propuesta de ingeniería
para la implementación del proyecto.
2
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
Diagnóstico del Problema La humanidad siempre ha tratado de facilitar el trabajo a través de la
mecanización y la automatización. El nivel actual de la tecnología exigió varios
pasos, que se han desarrollado a lo largo de miles de años. Los procesos
productivos en diversas ramas de la industria utilizan, con más frecuencia,
equipos complejos. Dichos equipos constituyen sistemas mecánicos,
eléctricos, electrónicos, neumáticos e hidráulicos, que interactúan entre sí
para lograr que los sistemas productivos trabajen con mayor flexibilidad,
versatilidad, seguridad y confiabilidad, así como un bajo consumo de energía;
estos equipos también deben darnos una gran facilidad para el mantenimiento
de los mismos.
Así, nuestro país no escapa de estos cambios vertiginosos en el campo de
la automatización industrial, manteniéndose al ritmo de las nuevas tecnologías
en un mundo cada vez más globalizado, particularmente en la industria
manufacturera nacional, específicamente las empresas farmacéuticas como
Pfizer Venezuela S.A, constantemente desarrollan mejoras de sus equipos y
procesos productivos. Actualmente en esta empresa existen diversas áreas y
equipos que intervienen en las diferentes etapas de la producción. Es
importante que éstas se encuentren bajo las condiciones de trabajo
establecidas, es decir, que los equipos y maquinarias para la producción se
mantengan operando dentro de los rangos establecidos.
3
Dichos rangos son lineamientos corporativos, orientados desde la casa
matriz, que tienen como finalidad primordial realizar de manera correcta y
estandarizada los procesos que intervienen en la elaboración de los productos
y así cumplir con las políticas de calidad de la empresa, para ofrecer a los
clientes un producto terminado, seguro y confiable; por esta razón, Pfizer
Venezuela S.A. cuenta con diferentes departamentos, los cuales garantizan el
desarrollo óptimo de las actividades. Entre estos se tienen: Operaciones de la
Calidad,Ingeniería y mantenimiento, Proyectos, Logística, Validación y
Producción. Este último, es clave para la operación de la empresa, ya que en
él se lleva a cabo la manufactura de productos.
En este sentido, el departamento de Producción está dividido en cuatro áreas,
dedicadas a la elaboración de productos farmacéuticos, entre éstas está el
área de sólidos, que se especializa en la manufactura de sólidos en las
diferentes presentaciones, además posee una planta de antibióticos
penicilínicos. También en sus instalaciones cuenta con un departamento de
llenado de líquidos. Adicionalmente tiene un departamento de semisólidos
para la manufactura y llenado de supositorios. Particularmente en esta área,
en el año 2009, se instaló un equipo llamado Holding Tank, compuesto por un
tanque con chaqueta, tuberías sanitarias, bomba de producto, además de un
tablero de control.
Básicamente, este equipo cumple la función de mantener los lotes ya
elaborados a una temperatura de 80 ºC por un tiempo prolongado, sin perder
sus propiedades, sumado a la seguridad en la manipulación de la glicerina por
parte de los operadores, evitar contaminación cruzada del producto, además
del suministro oportuno de glicerina a las máquinas de llenado de
supositorios. Seguidamente a la instalación de este equipo se demostró un
bajo desempeño en el proceso de validación, las tuberías sanitarias que
trasladan la glicerina hasta las máquinas de llenado se obstruyeron luego de
realizar una transferencia hacia las tolvas, debido al comportamiento de la
4
glicerina cuando su temperatura es inferior a los 35 ºC, siendo ésta la causa
principal de las obstrucciones en las tuberías.
Por lo antes planteado, se realizaron consultas al fabricante del equipo,
determinando que este modelo de Holding Tank no fue diseñado para manejar
productos con viscosidades y densidades como la glicerina, lo cual motivó a
desarrollar un procedimiento seguro para la transferencia de productos hacia
las tolvas, el cual incluye funciones de calentamiento del equipo, activar el
calentamiento de las tuberías sanitarias, habilitar las válvulas para iniciar la
transferencia hacia uno de los circuitos, encender la bomba de producto, y por
último realizar una limpieza de las tuberías con aire comprimido.
Sin embargo, este procedimiento incrementó el número de pasos de 12 a
35, lo cual hace que el procedimiento sea complejo, adicionando posibles
errores humanos, en vista de que la secuencia se realiza en la totalidad de
forma manual por el operador, por lo que el departamento de Ambiente, Salud
y Seguridad (ASS), asigna un analista de seguridad, para realizar labores de
supervisión y verificación al procedimiento, cuando se deba ejecutar cualquier
maniobra con el equipo, todo esto para evitar accidentes. Sumado a lo
anterior, se observa reacción por parte de los trabajadores para asumir estos
procesos tan complejos, alegando razones de inseguridad, sumado a la
necesidad de intervenir dos personas cuando se realiza el llenado de las
tolvas: Uno para verificar el nivel máximo y otro para manipular el selector de
nivel.
Evidentemente, este procedimiento agrega la posibilidad de que ocurran
errores humanos en la manipulación de la secuencia, en vista de que un paso
ejecutado de manera incorrecta puede provocar fugas de glicerina a alta
presión, con temperaturas superiores a los 80 ºC, lo cual pone en riesgo la
integridad física de los trabajadores. Igualmente, los intervalos de tiempos de
barridos y reposos no son exactos, ya que son llevados de forma manual por
5
el operador, dejando la posibilidad de futuras obstrucciones cuando se omite o
deja menos tiempo que los reglamentarios (4 minutos).
También es importante mencionar la posibilidad de pérdida de productos
cuando las tuberías están obstruidas, o cuando no se acciona oportunamente
el selector de la válvula de llenado. Esto puede provocar derrames en las
tolvas, resultando en lotes incompletos, con la consecuencia negativa de
reprocesar y de no tener los lotes en el momento oportuno.
No obstante, cuando se presentan algunas de estas situaciones de
obstrucción de tuberías, personal de ingeniería y mantenimiento deben
manipular el equipo, dejando abierta la posibilidad de algún tipo de
contaminación por contacto humano, así como la exposición del producto a
contaminación cruzada presente en un ambiente fuera de las tuberías
sanitarias.
Por lo antes planteado, se propone como alternativa un sistema de control
automatizado para la secuencia de llenado de glicerina en las tolvas del
Holding Tank, que garanticen seguridad, confiabilidad y ergonomía a los
trabajadores.
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Proponer un sistema de control automatizado para la secuencia de llenado de
glicerina en las tolvas del Holding Tank, utilizando tecnología PLC en
comunicación con una pantalla táctil HMI.
Objetivos Específicos
Diagnosticar la situación actual del proceso de llenado de glicerina en las
tolvas del Holding Tank, para la identificación de las debilidades del proceso.
6
Analizar las factibilidades técnica, operativa y económica que permitan la
automatización de la secuencia de llenado de tolvas en el Holding Tank.
Desarrollar la propuesta de un sistema de control automatizado para la
secuencia de llenado de las tolvas del Holding Tank, usando tecnología PLC
con pantalla táctil HMI.
Justificación de la Investigación
Como alternativa de solución, para corregir las desviaciones antes citadas, se
plantean un grupo de acciones basadas en el diagnóstico del problema,
mencionando en primer lugar, proponer un sistema de control automatizado
para la secuencia de llenado de las tolvas, a través de un Controlador Lógico
Programable PLC, en comunicación con una Interface Hombre Máquina HMI.
Es así como este proyecto busca hacer más amigable la operación del equipo,
simplificando la realización de una transferencia hacia las tolvas de llenado a
sólo 4 pasos.
Otro aspecto importante incluido en este proyecto es la mejora significativa
en los tiempos de llenado de las tolvas. Actualmente el operador pierde
aproximadamente 10 minutos durante la ejecución del llenado, en gran parte
por el traslado que debe hacer para accionar los selectores y el tiempo
empleado en limpiar los residuos de glicerina en las válvulas manuales.
El proyecto contará con un sistema instalado en las tuberías para
monitorear continuamente el flujo de glicerina en las etapas del proceso,
además de mantener controlada la presión en las tuberías para evitar
derrames de productos. También tendrá autonomía para abortar el proceso
de llenado cuando se presenten fallas, indicando las anomalías en la pantalla.
Todo esto redundará en la seguridad del proceso.
Será posible mediante la pantalla táctil, eliminar en su totalidad los botones
ubicados en el tablero de control, así como prevenir secuencias antes
7
prohibidas, como arrancar el agitador con baja temperatura en el Holding
Tank, evitando daños en las tuberías. Adicionalmente incluirá seguridad
redundante en el llenado de las tolvas a través de sensores inductivos, para
evitar derrame de producto.
Otro aspecto de mucha importancia: Se podrá mantener las tuberías
sanitarias precalentadas, es decir, en operación de espera a 50 ºC, evitando
choques térmicos por la entrada brusca de vaporcon las tuberías a
temperatura ambiente, lo cual ayudaría a mejorar significativamente la vida útil
de las soldaduras en las tuberías.
Alcance y Delimitaciones
Esta investigación se realizó en el departamento de manufactura de
semisólidos de Laboratorios Pfizer Venezuela S.A, ubicada en la avenida
Henry Ford, Zona Industrial Sur II, edificio Pfizer, estado Carabobo, abarcando
específicamente el almacenamiento de glicerina en el Holding Tank, teniendo
como propósito la propuesta de un sistema de control automatizado para la
secuencia de llenado de las tolvas de este equipo.
De igual forma el alcance de este proyecto se establece en el cumplimiento
cronológico en cinco semanas de los objetivos planteados como: Diagnosticar
la situación actual del proceso de llenado de glicerina en las tolvas del Holding
Tank, Analizar las factibilidades técnica, operativa y económica que permitan
la automatización de la secuencia de llenado de tolvas en el Holding Tank,
Desarrollar la propuesta de un sistema de control automatizado para la
secuencia de llenado de las tolvas del Holding Tank, usando tecnología PLC
con pantalla táctil HMI.
Cabe señalar que las actividades a desarrollar no incluyen la transferencia
de glicerina hacia el Holding Tank desde el tanque de manufactura, ni otros
procesos pertenecientes al área de semisólidos, como las máquinas
llenadoras de supositorios Farmo Res Due.
8
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
A continuación se presentan una serie de investigaciones, que se encuentran
relacionadas con el propósito de este trabajo. Las mismas sirven para
complementar los conocimientos básicos requeridos y así afianzarlos a través
de los aportes. Además, se incluyen las bases teóricas relacionadas con la
investigación y las bases legales que la sustentan.
Antecedentes de la investigación
Todo estudio de investigación en su etapa inicial requiere de la revisión de
trabajos similares, con el propósito de conocer estas experiencias para luego
aplicarlas en algunos de sus aspectos. De esta manera se garantiza el aporte
de un nuevo conocimiento o que produzca un cambio significativo en la
investigación. A continuación se mencionan los siguientes:
Aguilera (2012), Desarrolló en la Universidad Autónoma de Nuevo León,
México, el trabajo titulado “Programación de PLC”, el cual tiene como
propósito aprovechar las funciones y posibilidades que ofrecen actualmente
los autómatas en comparación a los sistemas clásicos empleados hace unas
décadas. Como ejemplo, él diseñó mediante los denominados Gráficos
Funcionales de Control de Etapas y Transiciones (GRAFCET), que permite
con una sencillez el desarrollo del proyecto y aprovechamiento de
automatismos secuenciales. Además, este trabajo aportará información
acerca de la mejor forma de aplicar el lenguaje escalera o Ladder, que son los
9
lenguajes más utilizados en la industria por ser muy similares a los diagramas
eléctricos.
De igual manera, Obispo (2011), Desarrolló su trabajo en el IUT Valencia para
optar al grado de Especialista en Automatización de Procesos titulado:
“Diseño de un control Automatizado para los tanques de Cocción para la
Línea de Embutidos en la Empresa PROAGRO C.A. Bejuma, estado
Carabobo”. Teniendo como objetivo fundamental la puesta en funcionamiento
de un sistema automático de control de los tanques de cocción con la
tecnología Siemens, que ayudó a un mayor rendimiento y eficiencia del
proceso. Con la implementación del sistema automatizado de control se
obtuvo mejores resultados en cuanto a la administración del tiempo de la
producción de embutidos y se disminuyó las pérdidas por inadecuada cocción,
así como garantizar las actividades operativas en el área. Como aporte a esta
investigación se tiene la programación de PLC comunicados con una pantalla
HMI.
Igualmente Rincones (2010), realizó su trabajo de grado en el IUT
Valencia como requisito para optar al grado de Especialista en Automatización
de Procesos titulado: “Sistema de Control Automático para la Optimización de
la Planta Dosificadora y Mezcladora de Concreto de la Empresa SISPRECA
C.A. El diseño de este proyecto tomó en cuenta los elementos necesarios
para que la dosificación y mezcla del concreto se lleve a cabo de forma
rápida, eficiente y segura. Entre los resultados obtenidos se pudo apreciar
beneficios tales como aumento de producción, reducción de gastos por
pérdidas de materia prima, preservar la calidad del producto, además de
mejorar las condiciones de seguridad de los trabajadores. Entre sus aportes
se menciona los elementos finales de control utilizados en la dosificación de
concreto.
Así mismo, Lorenzo (2010), realizó su trabajo titulado “Automatización de
una planta Industrial”, para optar al grado de Doctorado en Automática y
10
Robótica en la Universidad de Alicante, España. El proyecto consiste en una
memoria de investigación integrada dentro de la asignatura Automática
Inteligente del segundo curso del Doctorado Interuniversitario en Automática y
Robótica. Los objetivos marcados en esta memoria son:Automatización de
una planta industrial,Diseñar esquemas de automatización lo más rentables
posibles, Aplicar los conceptos obtenidos en los estudios de automatización,
Facilitar el control de sistemas con múltiples variables, Automatizar el proceso
de producción de una pizza. Este estudio es de ayuda, por la diversidad de
conocimientos teóricos fundamentales relacionados al área de la
Automatización Industrial.
Bases Teóricas:
Para el desarrollo de la investigación es importante conocer ciertos aspectos
que conforman las bases teóricas necesarias para comprender las
características y propiedades de los sistemas automáticos de control. Se
explicarán las diferentes teorías, procesos y dispositivos a utilizar en el
proyecto, así como las opciones de diseño y técnicas para llegar a la
propuesta final.
Automatización Industrial.
La Automatización Industrial se refiere a una amplia variedad de sistemas
y procesos que operan con mínima o sin intervención del ser humano.La Real
Academia de Ciencias Exactas Físicas y Naturales define la Automatización
como el estudio de métodos y procedimientos cuya finalidad es la sustitución
del operador humano por un operador artificial en la generación de una tarea
física o mental previamente programada. El primer trabajo significativo en
control fue el regulador de velocidad centrífugo de James Watt para el control
de velocidad de una máquina de vapor, en el siglo XVIII. Minorsky, Hazen y
Nyquist, entre otros, aportaron trabajos importantes en las etapas de
desarrollo de la automatización. En 1922, Minorsky trabajó con controladores
automáticos para el guiado de barcos, a partir de las ecuaciones diferenciales
que describían el sistema.
11
Inicialmente, la operatoria de los procesos se llevaba a cabo con un control
manual de las variables utilizando sólo instrumentos simples, manómetros,
termómetros, válvulas manuales; control que era suficiente por la relativa
simplicidad del proceso. Sin embargo, la gradual complejidad con que éstos
se han ido desarrollando ha exigido su automatización progresiva por medio
de los instrumentos de medición y control. En los modernos sistemas de
automatización, el control de las máquinas es realizado por ellas mismas,
gracias a la intervención de sensores, transmisores, transductores y válvulas
de control que le permiten percibir cambios en los valores de ciertas variables
o condiciones, tales como temperatura, presión o fluidez, entre otros.
Así, con un procesamiento adecuado de estos cambios ejecutado por los
controladores o PLC, se logran que los procesos puedan realizar los ajustes
necesarios para compensar estos cambios y corregir ciertas acciones de
inestabilidad, para hacer un sistema o proceso confiable.Principalmente, esta
técnica abarca ramas importantes como la neumática, oleohidráulica y la
electrónica. Hay dos formas básicas de realizar el control de un proceso
industrial. El control de lazo abierto, se identifica porque no tiene un elemento
de medición en la salida del proceso. Por lo tanto no puede verificar si se llegó
al set-point que se quiere. (No tienen realimentación).El control de lazo
cerrado, incluye dentro de sus elementos al medidor de la variable del
proceso, para que su señal sea comparada con el set-point.
Sistemas de Control.
Sistema. Un sistema es una combinación de componentes que actúan juntos y
realizan un objetivo determinado. Un sistema no está necesariamente limitado
a los sistemas físicos. El concepto de sistema se puede aplicar a fenómenos
abstractos y dinámicos como los que se encuentran en la economía; por lo
tanto la palabra sistema debe interpretarse en un sentido amplio que
comprenda sistemas físicos, biológicos, económicos y similares.
12
Variable controlada y variable manipulada. La variable controlada es la
cantidad o condición que se mide y controla. La variable manipulada es la
cantidad o condición que el controlador modifica para afectar el valor de la
variable controlada. Normalmente la variable controlada es la salida del
sistema. Controlar significa medir el valor de la variable controlada del sistema
y aplicar la variable manipulada al sistema para corregir o limitar la desviación.
Planta. Una planta puede ser una parte de un equipo, tal vez un conjunto
de los elementos de una máquina que funcionan juntos (ver figura Nº 1), y
cuyo objetivo es efectuar una operación particular; por lo tanto, es cualquier
objeto físico que se va a controlar, como un dispositivo mecánico, un horno de
calefacción, un reactor químico o una nave espacial.
Procesos. El Diccionario Merriam Webster define un proceso como una
operación o un desarrollo natural progresivamente continuo marcado por una
serie de cambios graduales que se suceden unos a otros de una forma
relativamente fija y que conducen a un resultado o propósito determinado; o
una operación de forma progresiva que consta de una serie de acciones o
movimientos dirigidos hacia un propósito determinado.
Perturbaciones. Una perturbación es una señal que tiende a afectar
negativamente el valor de la salida de un sistema. Si la perturbación se
genera dentro del sistema se denomina interna, mientras que una
perturbación externa se genera fuera del sistema y es una entrada.
Control realimentado. El control realimentado se refiere a una operación
que, en presencia de perturbaciones, tiende a reducir la diferencia entre la
salida de un sistema y alguna entrada de referencia.Llamado también control
automático, consiste en mantener un valor deseado dentro de una cantidad o
condición, midiendo el valor existente, comparándolo con el valor deseado, y
utilizando la diferencia para proceder a reducirla.
13
Figura 1 . Sistema de control realimentado. Nota. Antonio Creus (2005).
PLC (Programmable Logic Controller).
Los PLC (Controlador Lógico Programable o por sus siglas en
inglésProgrammable Logic Controller), Son equipos electrónicos en general
basados en microprocesadores, que aceptan señales de entrada, evalúan y
generan salidas apropiadas para controlar máquinas o procesos,estos
dispositivos poseen grandes aplicaciones en Automatización Industrial, control
de procesos, así como sistemas de secuencias lógicas para maquinarias
industriales (ver figura 2). Hoy en día los PLC no sólo controlan la lógica de
funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino también la
ejecución de operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para
realizar estrategias de control, tales como proporcional, integral y
derivativa(PID) o las combinaciones de estos controles.
14
Figura 2 . Controlador Lógico Programable. Nota. www .Imágenes.industrial.omron.es.
Así mismo, los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores
o computadoras en redes de área local. También poseen la versatilidad de
expandir sus entradas y salidas a través de racks de inserción de módulos de
expansión. Por esta razón son una parte fundamental de los modernos
sistemas de control distribuido, así como de la automatización de procesos y
maquinarias industriales, entre otros.
Existen varios lenguajes de programación de los PLC. Tradicionalmente,
los más utilizados son el diagrama de escalera (Lenguaje Ladder), preferido
por los electricistas, lista de instrucciones y programación por bloques lógicos,
aunque se han incorporado lenguajes más intuitivos que permiten
implementar algoritmos complejos mediante simples diagramas de flujo más
fáciles de interpretar y manejar.
Normalmente se requiere un PLC para:
• Reemplazar la lógica de relés para el comando de motores, máquinas,
cilindros neumáticos e hidráulicos y válvulas, entre otros.
15
• Reemplazar temporizadores y contadores electromecánicos.
• Actuar como interface entre un PC y el proceso de fabricación.
• Efectuar diagnósticos de fallas y alarmas.
• Controlar y comandar tareas repetitivas y peligrosas.
• Regulación de aparatos remotos desde un punto de la fábrica. Sus principales beneficios son:
• Menor cableado, lo cual reduce costos y tiempos en instalaciones.
• Reducción del espacio en los tableros.
• Mayor facilidad para el mantenimiento y puesta en servicio.
• Flexibilidad de configuración y programación.
• Monitoreo de parámetros y variables de manera remota.
• Fácil comunicación con otros PLC´s.
Pantallas Táctiles:
Es una pantalla que permite con un solo toque físico la entrada de datos
directamente al dispositivo, y a su vez nos muestra en su superficie los
resultados de los datos (ver figura 3). La primera superficie de manejo táctil
fue diseñada en 1971 por el ingeniero Samuel C. Hurst, y el primer ordenador
con pantalla táctil fue el HP-150, que apareció en el mercado en 1983.
Consistía, en una pantalla de tubo como los televisores, sobre las que se
extendía un campo de rayos infrarrojos. Cuando el dedo hacia contacto sobre
pantalla, se reconocía el lugar exacto. Progresivamente fue pasando a los
primeros ordenadores usados como terminales de servicios, como cajeros
automáticos, puntos de compra de entradas, etc.
La industria de las HMI nació esencialmente de la necesidad de
estandarizar la manera de monitorear y controlar múltiples sistemas remotos,
sumado a tener un control más preciso y agudo de las variables de
producción, además de contar con información relevante de los distintos
procesos en tiempo real.
16
Figura 3 . Pantalla táctil. Nota . Catálogo Weintek (2012).
Clasificación de las pantallas Táctiles:
• Resistivas: Constan de dos capas que tienen algo de separación entre
sí. Cuando un objeto toca la capa de arriba, ésta a su vez choca con la
de abajo, con lo que se produce un cambio en la corriente eléctrica.
• De onda acústica superficial:Utiliza ondas de ultrasonido que se
encuentra en la pantalla.
• Capacitivas: Están cubiertas con un material que conduce una corriente
eléctrica continua a través de un sensor capacitivo.
• Infrarrojas:Consisten en emisores y receptores infrarrojos ubicados en
la pantalla.
• Galgas extensiométricas:La pantalla tiene una estructura elástica, de
forma que se pueden utilizar galgas extensiométricas para determinar
la posición en que ha sido tocada midiendo las deformaciones que se
hicieron en la misma.
17
Variadores de Frecuencia.
Un variador de frecuencia (siglas VFD, en inglés: Variable Frequency Drive
o bien AFD Adjustable Frecuency Drive), es un sistema para el control de la
velocidad rotacional de un motor de corriente alterna (AC), por medio del
control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor. Los variadores
de frecuencia son también conocidos como Drivers de Frecuencia Ajustable
AFD, Drivers de CA, Microdrivers o Inversores. Dado que el voltaje se vará a
la vez que la frecuencia, a veces son llamados VVVF (Variador de Voltaje
Variador de Frecuencia).
Principio de funcionamiento
Los dispositivos variadores de frecuencia operan bajo el principio de que la
velocidad síncrona de un motor de corriente alterna (CA) está determinada por
la frecuencia de CA suministrada, el voltaje aplicado al estator y el número de
polos en el estator, de acuerdo con la relación:
Leyenda:
RPM: Revoluciones por Minuto.
f: frecuencia de suministro AC (Hertz).
p: Número de polos (adimensional).
El método más eficiente de controlar la velocidad de un motor eléctrico es
por medio de un variador electrónico de frecuencia (ver figura 4). No se
requieren motores especiales, son muy eficientes para entregar la potencia
requerida al motor, tienen precios cada vez más competitivos, poseen una
gran gama de parámetros para diferentes aplicaciones, son fáciles de
programar, además de poseer autodiagnóstico.
18
Figura 4 . Variador de frecuencia. Nota . Catálogo Danfoss (2011).
En el caso de los variadores PWM (Pulse Width Modulation), el variador de
frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor, logrando
modificar su velocidad. Sin embargo, simultáneamente con el cambio de
frecuencia, debe variarse el voltaje aplicado al motor para evitar la saturación
del flujo magnético con una elevación de la corriente que dañaría al motor.
Los variadores de frecuencia están compuestos por:
• Etapa Rectificadora: Convierte la tensión alterna en continua, mediante
rectificadores de diodos y tiristores, entre otros.
• Etapa Intermedia: Está compuesta de filtros para suavizar la tensión
rectificada y reducir la emisión de armónicos.
• Inversor o Inverter: se encarga de convertir la tensión continua en otra
de tensión y frecuencia variables mediante la generación de pulsos.
Actualmente se emplean IGBT´s (Isolated Gate Bipolar Transistors),
para generar los pulsos controlados de tensión.
19
• Etapa de Control: Es la encargada de controlar los IGBT para generar
los pulsos variables de tensión y frecuencia, además controla los
parámetros externos en general.
Sensores.
Son dispositivos electrónicos utilizados en Automatización Industrial para
comunicar equipos como PLC´s con el proceso que se está controlando, son
considerados elementos de entrada en sistemas de control, mediante los
sensores el autómata se entera del estado en que se encuentra el proceso,
por lo general se trata de sensores con respuesta todo o nada, con cierta
histéresis en la distancia de detección.
Figura 5 . Sensores Inductivo y fotoeléctrico. Nota . Catálogo Omron (2012).
Supositorios de glicerina.
Los supositorios son formas farmacéuticas sólidas cilíndricas, con forma
cónica o de torpedo adecuada, para su introducción en el recto (ver figura 6).
Pueden contener fármacos emulsionados o en forma de suspensión finamente
pulverizados. Funden a la temperatura corporal o se disuelven en medio
acuosos. Deben tener una masa de 2 g, o de 1 g en el caso de supositorios
infantiles. Cada supositorio de glicerina para adultos contiene 3 gramos de
glicerol. Los demás componentes (excipientes) son: carbonato sódico y ácido
esteárico.
20
La aplicación rectal de los medicamentos se conocía ya en las prácticas
sanitarias de los antiguos egipcios. Al principio se empapaban barras de
madera con soluciones de medicamentos, más tarde se formaban cordones
de sebo y cera. En 1766 recomendó el farmacéutico Baumé la manteca de
cacao como base para supositorios, la cual se convirtió en la materia grasa
estándar. Aproximadamente por la misma época se desarrollaron los primeros
moldes y con ello se introdujo la técnica de vaciado. En 1888 Boas preparó
supositorios de glicerina que contenían glicerogelatina como base soluble en
agua. En los últimos años del siglo XX se desarrollaron materias primas
grasas con base sintética.
Figura 6 . Supositorios de glicerina. Nota . www.glicerina.com.ve
La gran significación de los supositorios no ha disminuido a pesar del
evidente desarrollo de diferentes formas farmacéuticas para utilización oral y
parenteral de medicamentos. Esto se basa en las ventajosas posibilidades de
utilización, sobre todo cuando haya que aportarle al organismo medicamentos
que tengan que eludir el paso por el hígado.
La terapia rectal se utiliza si la aplicación de otras formas farmacéuticas no
es posible o no es adecuada:
21
• Cuando existen alteraciones patológicas de la mucosa gástrica o
por irritación de la misma debida a los medicamentos.
• Cuando se inactivan los medicamentos total o parcialmente debido
a los ácidos gástricos.
• Cuando los pacientes están total o parcialmente inconscientes.
• Por problemas de deglución del paciente después de, por ejemplo,
operaciones de laringe.
• Para descarga psíquica del paciente en el caso de medicamentos
de mal sabor.
Holding Tank.
Es un equipo utilizado en la elaboración de productos farmacéuticos y
alimenticios. Su principal utilidad es mantener los productos por un tiempo
prolongado, a una temperatura y agitación constante, sin que estos pierdan
sus propiedades físicas y químicas (ver figura Nº 7). Por lo general está
compuesto por un tanque de acero grado sanitario con doble revestimiento
para el suministro de vapor; también posee una bomba para transferir
productos hacia las tolvas de llenado, tuberías sanitarias con doble
revestimiento, válvulas para direccionamiento de glicerina y un tablero de
control para ejecutar la secuencia de llenado.
Básicamente, este equipo cumple la función de mantener los lotes de
glicerina ya elaborados a una temperatura de 80 ºC por un tiempo prolongado,
sin que estos pierdan sus propiedades, sumado a la seguridad en la
manipulación de la glicerina a alta presión y temperatura por parte de los
operadores, evitar contaminación cruzada del producto, además del
suministro oportuno de glicerina a las máquinas de llenado de supositorios
FarmoRes, encargadas de realizar el empaque de aluminio característicos de
los supositorios de glicerina.
22
Figu ra 7. Holding Tank. Nota . Propia (2013).
Bases Legales.
Entre los aspectos legales más importantes considerados en este proyecto, se
mencionan las normas BPM para la elaboración de productos farmacéuticos.
En su aparte sobre equipos dice:
Los equipos se deben diseñar, construir, adaptar, ubicar y mantener de conformidad a las operaciones que se habrán de realizar. El diseño y ubicación de los equipos deben ser tales que se reduzca al mínimo el riesgo de que se cometan errores y que se pueda efectuar eficientemente la limpieza y mantenimiento de los mismos, con el fin de evitar la contaminación cruzada, el polvo y la suciedad y en general todo aquello que pueda influir negativamente en la calidad de los productos.
Adicionalmente a estas bases legales se consideran los estándares
internacionales IEC-61131-1, los cuales:
Se aplica a los controladores Programables (PLC) y sus periféricos asociados, tales como la programación y herramientas de depuración (PADT´s), interfaces hombre máquina (HMI), que tengan como uso previsto el control y mando de las máquinas y procesos industriales.
23
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
Un aspecto de suma importancia en toda investigación se refiere al marco
metodológico con el cual va a ser abordado el estudio. Tiene gran
importancia, pues el planteamiento de una metodología adecuada, garantiza
que las relaciones que se establecen y los resultados o nuevos conocimientos
obtenidos tengan el máximo grado de exactitud y confiabilidad.
Tipo de Investigación .
Citado por (Hernández, Fernández y Baptista, 2003), señalaque “los estudios
descriptivos buscan especificar las propiedades, lascaracterísticas y los
perfiles importantes de personas, grupos, comunidades ocualquier otro
fenómeno que se someta a un análisis” (p. 117). En definitiva permiten medir
la información recolectada para luego describir, analizar e interpretar
sistemáticamente las características del fenómeno estudiado con base en la
realidad del escenario planteado.
De lo anteriormente escrito, la investigación en estudio cubrirá
directamente los aspectos relacionados a la propuesta de automatización de
la secuencia de llenado de glicerina en las tolvas del Holding Tank, ya que
ésta encaja perfectamente con los objetivos planteados y se recurre a fuentes
bibliográficas que permitirán la investigación documental así como de tipo
descriptiva.
24
Por lo tanto, al mismo tiempo el estudio se apoyará en un diseño de campo
no experimental, ya que la recolección de datos se realiza en la empresa
objeto de la investigación, por parte de personas involucradas en estos
procesos de llenado de glicerina y así aplicar el instrumento para detectar
cualquier situación que pueda cambiar las estrategias de la implementación
del nuevo sistema de control.
Modalidad de la Investigación.
De acuerdo al título de la investigación y el problema planteado, el estudio se
estableció en la modalidad de proyecto factible, de acuerdo a la definición
realizada por la Universidad Pedagógica Experimental Libertador (2004):
La elaboración y desarrollo de una propuesta de un modelo operativo viable para solucionar un problema, requerimientos o necesidades de organizaciones o grupos sociales, puede referirse a la formulación de políticas, programas, tecnologías, métodos o procesos. El proyecto debe tener apoyo en una investigación de tipo documental de campo o diseño que incluya ambas modalidades” (p.16).
En esta parte del estudio corresponde presentar el procedimiento seguido
para dar respuesta a los objetivos planteados y hacer que las conclusiones
que se deriven, garanticen la mejor opción para dar solución al problema
planteado en la secuencia de llenado de glicerina en las tolvas del Holding
Tank en laboratorios Pfizer de Venezuela S.A.
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos.
Arias (2004) establece que las técnicas de recolección de datos son las
distintas formas o maneras de obtener los datos que luego de ser procesados,
se convertirán en información. Entre éstas se tiene la observación directa, la
entrevista, el análisis documental, el análisis de contenido. Es necesario
considerar tres variables en larecogida de la información: lugar, tiempo y
procedimiento.
25
Tomando en cuenta lo anterior, las técnicas a emplear para la obtención
de los datos en esta investigación corresponden principalmente a la
observación directa, mediante la revisión sistemática de los diferentes
componentes que posee el equipo, su ubicación, función dentro del sistema
de control, de la recolección de datos técnicos que posee cada uno de los
dispositivos, además la medición de parámetros como corriente y voltaje
usando el multímetro digital, además de datos audio visuales relevantes
apoyado por una cámara fotográfica.
Adicionalmente se utilizará la entrevista no estructurada. Sabino (1991), define
“En modo general una entrevista no estructurada o no formalizada es aquélla
en la que existe un margen más o menos de libertad para formular preguntas
y respuestas” (p.118). La información obtenida será registrada en formato de
pruebas y lista de cotejos como medios materiales para el almacenamiento de
los datos.
Cabe destacar que además de las entrevistas con el personal técnico,
operadores y departamento de ingeniería, el estudio de manuales de
operación del Holding Tank, planos funcionales de cableado, también
constituyen otras técnicas empleadas para la recolección de datos en la
presente investigación, todas de vital importancia al momento de tomar
decisiones para el nuevo diseño de control del equipo.
Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos.
Corresponde a esta fase describir las distintas operaciones a la cuales es
sometida la información recolectada con las técnicas anteriormente descritas,
para generar resultados confiables y formular las conclusiones pertinentes.
También se describen aquellos aspectos que de alguna manera permitirán la
definición del nuevo sistema de control para el Holding Tank, de acuerdo a los
requerimientos del departamento de Producción de Pfizer Venezuela S.A.
26
De manera general se puede decir que las técnicas utilizadas son de
carácter lógico. Entre ellas los pasos seguidos son: inducción, deducción,
análisis y síntesis. Estas permitirán descifrar los datos que serán recogidos a
lo largo del estudio y caracterizar el proceso en sí. De otra forma también se
utilizarán todas aquellas técnicas propias de la ingeniería, las cuales se
reflejan a través de diagramas de flujo, programación lógica y planos de
diferentes índoles, los cuales permiten analizar los procesos y cómo son sus
conexiones e interrelaciones con el desarrollo del estudio. A través de estos
esquemas se podrá visualizar de forma clara y rápida cómo será el sistema
desarrollado, tanto en ubicación física como en forma instrumental.
Otro aspecto relacionado con las técnicas de procesamiento de datos van
a ser particulares de cada tecnología, conformadas tanto por hardware como
por software, las cuales ya tienen una serie de características y entornos
gráficos propios donde se desarrollará la aplicación, pero siempre respetando
la metodología que debe emplearse para usar esta tecnología.
Procedimientos Metodológicos.
Fases Metodológicas.
Según Martin (1986), Procedimientos de la investigación “es el plan global de
la investigación que integra de un modo coherente y adecuado las técnicas de
recolección de datos a utilizar y análisis previo” (p.86). Un buen diseño
metodológico nos indica los pasos a seguir en un proceso de investigación y
nos conduce hacia la resolución del problema de una forma organizada y
preestablecida.
Es por ello que cualquier investigación conducida de forma correcta,
metodológicamente hablando, exige la realización de actividades previamente
establecidas. A continuación se explican las diferentes fases metodológicas
constitutivas de este proyecto.
27
Fase I: Diagnosticar la situación actual del proces o de llenado de
glicerina en las tolvas del Holding Tank, para la i dentificación de las
debilidades del proceso.
Para el cumplimiento de esta fase se realizaron visitas al equipo ubicado en la
planta Pfizer Venezuela S.A, la cual consistió en la recolección de datos de
campo, sobre los aspectos relacionados con el procedimiento de operación
del equipo, mediante entrevistas no estructuradas a los operadores del
Holding Tank, la observación directa, con la revisión documental de planos,
manuales, catálogos, hojas de mantenimiento correctivo y preventivos.
Fase II. Analizar la factibilidad técnica, operativ a y económica que
permitan la automatización de la secuencia de llena do de tolvas en el
Holding Tank.
En esta fase se realizó un estudio de la factibilidad técnica, basados en el
diagnóstico realizado en la fase I, de costos y disposición de los equipos para
realizar el proyecto, también de la disponibilidad de las árease instalaciones.
Fase III. Desarrollar la propuesta de un sistema de control automatizado
para la secuencia de llenado de las tolvas del Hold ing Tank, usando
tecnología PLC con pantalla táctil HMI.
Aquí se refiere a la formulación y desarrollo del nuevo sistema de control que
sustituirá la actual tecnología de llenado de tolvas. Esta fase es la más
compleja, ya que se trata del nuevo diseño que va regir la operación del
equipo. Incluyó la elaboración de planos eléctricos, diseño de los programas
para el PLC y la HMI.Otro aspecto que abarcó esta fase es la selección de
equipos de control que sustituyeran la anterior tecnología. Se realizó una
revisión documental de catálogos y consultas a proveedores, con la intención
de elegir tecnologías abiertastanto en PLC como HMI que ofrezcan un grado
de confiabilidad, operatividad, servicios post venta, además de reducir los
costos por compra de software con licencias.
28
Recursos a utilizar
Tabla 1:
Recursos a Utilizar
Recursos humanos
Supervisor de mantenimiento.
Supervisores del área,
Técnicos,
Operadores.
Recursos Materiales
Computador,
Pen Drive,
Impresora,
Scanner,
Fotocopiadora,
Cámara fotográfica,
Voltímetros,
Recursos económicos
Recursos de la empresa,
Recursos del autor.
29
CAPÍTULO IV
Presentación, análisis e interpretación de los resu ltados del diagnóstico
de la situación actual del equipo Holding Tank.
El presente capítulo tiene el propósitode presentar todos y cada uno de
los resultados obtenidos basándose en el desarrollo sistemático de los
objetivos específicos. Estos resultados estarán definidos por lo siguiente: En
primer término se estudia el sistema actual de llenado en el Holding Tank,
tomando en cuenta una fase de diagnóstico a través de la revisión
documental, observación directa, lista de cotejo y la aplicación de un
cuestionario; de igual modo, esta fase consistió en la recolección de datos en
el campo, sobre los aspectos relacionados con el procedimiento como opera
el Holding Tank, así como la información de planos eléctricos, manuales de
operación. Finalmente se realizó un estudio de opinión con los operadores del
equipo y personal de mantenimiento, los cuales están directamente
relacionados con el proceso de transferencia de glicerina hacia las tolvas de
llenado.
Diagnóstico actual del sistema de llenado de tolvas en el Holding Tank.
Un equipo de almacenamiento con agitación se utiliza en la elaboración de
productos farmacéuticos y alimenticios, para mantener los productos
manufacturados por un tiempo prolongado con temperatura y agitación
constante, sin que éstos pierdan sus propiedades físico químicas. Además
de esta función, el Holding Tank se encarga de transferir glicerina alas tolvas
30
de llenado ubicadas en las máquinas para el proceso de elaboración de
supositorios. Esto consiste entonces, en direccionar flujo de glicerina hacia las
tolvas de llenado del circuito A o B; para ello la operación está basada en un
procedimiento interno Nº PPDO-28 Rev02de 29 pasosdetallados en el
diagrama de flujo de las figuras Nº 8 y 9.
El procedimiento anterior incluye el encendido del sistema, iniciar
calentamiento del Holding, verificar las temperaturas de operación óptimas,
abrir y cerrar válvulas de direccionamiento de flujo de glicerina, encender y
apagar la bomba de circulación, seleccionar la tolva a transferir y verificar su
nivel, realizar el proceso de limpieza de tuberías con aire comprimido y por
último llevar el sistema a sus condiciones iniciales. Es importante indicar que
este procedimiento es llevado a cabo en su totalidad por el operador.
Figu ra 7. Holding Tank. Nota . Propia (2013).
31
Figura Nº 8. Diagrama de Flujo del Proceso de llenado de Tolvas Holding Tank. Nota : Rodríguez 2013.
32
Diagrama de Flujo Proceso de llenado de Tolvas Hold ing Tank.
Figura Nº 9 . Diagrama de Flujo del Proceso de llenado de Tolva s Holding Tank. Nota: Rodríguez 2013.
33
Tabla Nº 2. Lista de Cotejo Holding Tank. Empresa: Pfizer Venezuela; S.A. Dirección: Av. Henry Ford zona Industrial sur II Valencia Estado Carabobo. Departamento: Producción.
Sub División: Manufactura Semi Sólidos.
Día: 27
Mes: Agosto
Año: 2013
Hora: 9:00 am
Equipo: Holding Tank. Producto: Glicerina. Si No Seguridad 1 Cuenta el equipo con dispositivos de seguridad como
paradas de Emergencia. X
2 Posee algún sistema para detectar altas presiones de glicerina en las tuberías.
X
3 Tiene el equipo control sobre derrames en las tolvas de llenado.
X
4 El equipo posee seguridad para evitar arranque del agitador con productos solidificados.
X
Operación 5 El equipo se encuentra operativo. X 6 Desde el tablero de control se realiza la operación del
equipo. X
7 La operación del equipo se lleva a cabo siguiendo un procedimiento.
X
8 Posee temporizadores para llevar los tiempos de barrido y de reposo.
X
9 Cuenta el equipo con válvula de limpieza automática. X Calidad 10 La estructura del equipo cumple con las normas
farmacéuticas en cuanto a su fabricación. X
11 Durante el proceso de llenado de tolvas existe contacto del operador con el producto.
X
12 El equipo mantiene la integridad de los productos realizados. X 13 Cuenta el equipo con un sistema para controlar la
temperatura del producto. X
Servicios 14 El equipo usa Vapor, Aire comprimido, Electricidad. X 15 Se mantienen en buen estado los conductores eléctricos,
Tuberías de Aire y Vapor. X
16 La Temperatura y Humedad relativa donde se encuentra el equipo están controladas.
X
Nota : Rodríguez 2013.
34
En esta fase se realizó un estudio que incluyó la recolección de datos en el
campo, utilizando para tal fin la recopilación de información sobre el
funcionamiento del Holding Tank, obtenida mediante manuales de operación y
planos electromecánicos (ver anexo Nº A), la realización de una lista de
cotejo (ver tabla Nº 1), que incluye en su encabezado los datos del equipo, su
ubicación, fecha y hora de elaboración del instrumento. Seguidamente se
realizaron 16 preguntas en cuatro ámbitos como Seguridad, Operación,
Calidad y Servicios, las cuales responden a interrogantes que son importantes
para la realización del proyecto, ya que describen punto claves en la
operación del proceso que deben tomarse en cuenta o incluirlos en el nuevo
sistema de control.
En cuanto al aspecto de Seguridad:
Se constató la existencia de dispositivos de accionamiento de parada de
emergencia (ver figura Nº 10), cumpliendo con un aspecto esencial sobre una
operación segura. Además se observó que el equipo no posee un sistema
para detectar altas presiones de glicerina en las tuberías, igualmente se
evidencia que el Holding Tank tiene instalado un sistema de control sobre
derrame en las tolvas de llenado (ver figura Nº 11), sin embargo, en la
actualidad éste no se encuentra operativo.
Así mismo se observó que el tanque no cuenta con un sistema que impida
el arranque del agitador con producto solidificado. Estos aspectos de
seguridad incumplen la Ley Orgánica del Trabajo para los Trabajadores y
Trabajadoras LOTTT, Capítulo V Artículo 156 sobre Condiciones Dignas de
Trabajo, la cual dice que el lugar de trabajo no debe representar ningún riesgo
a la integridad de los trabajadores. Los equipos y maquinarias que intervienen
en los procesos productivos deben contar con un protocolo de validación que
certifique su adecuado funcionamiento, para ser usados de forma segura en
los procesos de manufactura.
35
Figura 10 . Parada de Emergencia.
Nota : Rodríguez (2013).
Figura11 . Tolvas de llenado.
Nota : Rodríguez (2013).
36
En cuanto al aspecto Operativo:
De igual forma se realizó un estudio del aspecto operativo del equipo,
destacando que éste se encuentra funcionando, procesando dos lotes de
glicerina semanal es de 400 litros, para alimentar dos máquinas de llenado de
supositorios con capacidad de 60 litros, en tres turnos de trabajo continuo, de
acuerdo al cronograma mensualde elaboración de supositorios, en sus
presentaciones de niños, Infante y adulto.
Por otra parte, el Holding Tank cuenta con un tablero de control (ver figura
12), donde se centralizan las operaciones de llenado de tolvas. Así mismo se
pudo observar, que no posee temporizadores para sincronizar los tiempos de
barrido de tuberías con aire comprimido y reposo de manera precisa. Estos
tiempos son llevados a discreción por los operadores, incumpliendo en
ocasiones el procedimiento interno sobre llenado de tolvas PPDO-028 Rev02,
con la consecuencia de posible obstrucción de tuberías.
Figura 12 . Tablero de Control.
Nota : Rodríguez (2013).
37
En cuanto al aspecto de Calidad:
Basado en el ámbito de la calidad, con la inspección realizada al Holding
Tank se pudo apreciar que su construcción es totalmente en acero inoxidable
(ver figura Nº 13), dando cumplimiento a las normas BPM en su artículo
18.14en cuanto a los equipos que intervienen en los procesos destinados a la
fabricación de productos farmacéuticos, su diseño, construcción, ubicación y
mantenimiento, los cuales deben poder limpiarse debidamente sin dificultad y
facilitar la reducción al mínimo del riesgo de contaminación.
Sin embargo, se evidencia que en el proceso de llenado existe un punto
crítico en la finalización del proceso de limpieza de tuberías, ya que el
operador tiene contacto directo con el producto cuando realiza el retiro de
residuos de glicerina en los impulsores de la bomba de producto. De esta
manera se incumple con el artículo 17.87 de las BPM sobre esterilidad en la
elaboración de productos farmacéuticos. No obstante, es importante decir en
cuanto a calidad del producto, que se garantiza la total integridad de los lotes
manufacturados, en vista de que se toman medidas de higiene adicionales a
este punto del proceso.
Figura 13 . Estructura Acero Inoxidable.
Nota . Rodríguez (2013).
38
En cuanto al aspecto de Servicios:
Se analizó el aspectode servicios auxiliares que alimentan al Holding Tank,
como el suministro de vapor para el calentamiento de las tuberías a una
temperatura de 100 ºC, incluyendo el interior del tanque, con la finalidad de
mantener el producto a una temperatura de 80 ºC. Además cuenta con una
línea de aire comprimido de 100 psi para el accionamiento del sistema
neumático y válvulas de direccionamiento de flujo de glicerina.
Adicionalmente, el tablero de control se encuentra conectado a una red
trifásica de 440 Vac, respaldada con la planta de emergencia. También se
pudo constatar que el tablero de control se mantiene en buenas condiciones
junto con los conductores y tuberías (ver figura Nº 14), dando cumplimento al
procedimiento PPM-002 Rev.003 sobre mantenimiento preventivo. Así mismo
se observó que el tablero se encuentra en un sitio con temperatura y humedad
controladas a 20 ºC y 55 % HR.
Figura14 . Tablero de Control.
Nota : Rodríguez (2013).
Del mismo modo, se realizó un estudio de opinión
personas que están estrechamente vinculadas con la operación del eq
entre los que se destacan
Con este instrumento se plantean interrogantes a los usuarios acerca de su
percepción del proceso, las necesidades de identificar puntos críticos, si el
equipo cumple con las normas para funcionar en la industria farmacéutica, la
necesidad de invertir
mejorar el sistema con técnicas modernas de automatización.
Ítem 1 ¿Se siente cómodo operando el proceso de transferencia de glicerina
desde el Holding Tank hacia las tolvas de llenado?
A la interrogante
proceso de transferencia de glicerina de
el resultado fue que
proceso. Esta inconformidad se evidencia en el incump
internas de seguridad ASS sobre ergonomía y movimientos repetitivos.
39
Del mismo modo, se realizó un estudio de opinión (ver ane
personas que están estrechamente vinculadas con la operación del eq
entre los que se destacan operadores, supervisores y personal de ingeniería.
on este instrumento se plantean interrogantes a los usuarios acerca de su
percepción del proceso, las necesidades de identificar puntos críticos, si el
equipo cumple con las normas para funcionar en la industria farmacéutica, la
necesidad de invertir en la actualización del equipo y
mejorar el sistema con técnicas modernas de automatización.
¿Se siente cómodo operando el proceso de transferencia de glicerina
desde el Holding Tank hacia las tolvas de llenado?
A la interrogante sobre si los operadores se sienten cómodos con el
de transferencia de glicerina de un total de 17 personas encuestadas,
que un 94,2 % respondió no sentirse cómodo con el actual
sta inconformidad se evidencia en el incumplimiento de las normas
internas de seguridad ASS sobre ergonomía y movimientos repetitivos.
Gráfico 1 . Resultado de la pregunta 1. Nota : Rodríguez (2013).
5,80%
94,20%
Item 1
(ver anexos B) a las
personas que están estrechamente vinculadas con la operación del equipo,
sores y personal de ingeniería.
on este instrumento se plantean interrogantes a los usuarios acerca de su
percepción del proceso, las necesidades de identificar puntos críticos, si el
equipo cumple con las normas para funcionar en la industria farmacéutica, la
actualización del equipo y la importancia de
mejorar el sistema con técnicas modernas de automatización.
¿Se siente cómodo operando el proceso de transferencia de glicerina
sobre si los operadores se sienten cómodos con el
un total de 17 personas encuestadas,
cómodo con el actual
limiento de las normas
internas de seguridad ASS sobre ergonomía y movimientos repetitivos.
SI
NO
Ítem 2 ¿Es importante que el proceso indique mediante una pantalla las
etapas del mismo?
El 88,2 % respondió de forma afi
si es importante indicar mediante una pantalla las etapas del proceso (ver
gráfico Nº 2), indicando esto la necesidad de instalar una interface hombre
máquina HMI según normas IE
dispositivos. Así se podría
manera más amigable, además de sustituir los pulsadores ubicados en
puerta del tablero de control para integrarlos en la pantalla.
40
¿Es importante que el proceso indique mediante una pantalla las
El 88,2 % respondió de forma afirmativa a la pregunta número 2 acerca de
si es importante indicar mediante una pantalla las etapas del proceso (ver
gráfico Nº 2), indicando esto la necesidad de instalar una interface hombre
I según normas IEC 61131-6 sobre comunicación con
dispositivos. Así se podría monitorear y dirigir las etapas del proceso de una
manera más amigable, además de sustituir los pulsadores ubicados en
puerta del tablero de control para integrarlos en la pantalla.
Gráfico 2 . Resultado de la pregunta 2. Nota : Rodríguez (2013).
88,20%
11,80%
Item 2
¿Es importante que el proceso indique mediante una pantalla las
rmativa a la pregunta número 2 acerca de
si es importante indicar mediante una pantalla las etapas del proceso (ver
gráfico Nº 2), indicando esto la necesidad de instalar una interface hombre
comunicación con
monitorear y dirigir las etapas del proceso de una
manera más amigable, además de sustituir los pulsadores ubicados en la
SI
NO
Ítem 3 ¿Considera que el proceso de transferencia de glicerina hacia l
tolvas de llenado representa
En el Ítem 3, el total de los encuestados
proceso de transferencia de glicerina com
esta respuesta unánime
llenado de tolvas en el ámbito de seguridad
las normas internas de Ambiente
41
¿Considera que el proceso de transferencia de glicerina hacia l
tolvas de llenado representa algún riesgo personal?
el total de los encuestados (100%) respondió que
transferencia de glicerina como riesgoso (ver gráfico Nº 3). Con
esta respuesta unánime se puede constatar las debilidades del proceso de
llenado de tolvas en el ámbito de seguridad, existiendo la no conformidad con
nas de Ambiente, Salud y Seguridad ASS.
Gráfico 3 . Resultado de la pregunta 3. Nota : Rodríguez (2013).
100%
0%
Item 3
¿Considera que el proceso de transferencia de glicerina hacia las
) respondió que considera al
o riesgoso (ver gráfico Nº 3). Con
se puede constatar las debilidades del proceso de
existiendo la no conformidad con
SI
NO
Ítem 4 ¿Es necesario que la empresa invierta en la modernización y
automatización del proceso de llenado de tolvas en el Holding Tank?
El 88,20% de los encuestados considera necesaria
empresa para automatizar y modernizar el proceso de llenado
Holding Tank. En su gran mayoría
afirmativamente a la necesida
perfectamente en los aspecto
equipo y al aspecto netamente productivo.
42
¿Es necesario que la empresa invierta en la modernización y
automatización del proceso de llenado de tolvas en el Holding Tank?
encuestados considera necesaria la inversión por parte de la
empresa para automatizar y modernizar el proceso de llenado
n su gran mayoría, como lo muestra el gráfico Nº 4
afirmativamente a la necesidad de invertir en este proceso. E
perfectamente en los aspectos de seguridad hacia las personas que operan el
equipo y al aspecto netamente productivo.
Gráfico 4 . Resultado de la pregunta 4. Nota : Rodríguez (2013) .
88,20%
11,80%
Item 4
¿Es necesario que la empresa invierta en la modernización y
automatización del proceso de llenado de tolvas en el Holding Tank?
la inversión por parte de la
empresa para automatizar y modernizar el proceso de llenado de tolvas en el
como lo muestra el gráfico Nº 4, responde
invertir en este proceso. Esto se justifica
de seguridad hacia las personas que operan el
SI
NO
Ítem 5 ¿Está de acuerdo
glicerina en el Holding Tank, será
Para este ítem 6 el 100 % de las p
de transferencia de glicerina
5). Esto refuerza al ítem anterior sobre la necesidad de invertir en un sistema
automatizado que mejore las condiciones de trabajo, haciendo el proceso ágil,
productivo y seguro.
43
¿Está de acuerdo con que automatizar el proceso de transferencia de
licerina en el Holding Tank, será productivo para Laboratorios Pfizer?
Para este ítem 6 el 100 % de las personas piensa que automatizar
de transferencia de glicerina será productivo para la empresa (ver gráfico Nº
sto refuerza al ítem anterior sobre la necesidad de invertir en un sistema
automatizado que mejore las condiciones de trabajo, haciendo el proceso ágil,
productivo y seguro.
Gráfico 5 . Resultado de la pregunta 5. Nota : Rodríguez (2013).
100%
0%
Item 5
el proceso de transferencia de
productivo para Laboratorios Pfizer?
ersonas piensa que automatizar el proceso
ductivo para la empresa (ver gráfico Nº
sto refuerza al ítem anterior sobre la necesidad de invertir en un sistema
automatizado que mejore las condiciones de trabajo, haciendo el proceso ágil,
SI
NO
Ítem 6 ¿Considera que automatizar
hacia las tolvas de llenado
La totalidad de los personas encues
transferencia hacia las tolvas, ayudará a mejorar el ambiente
gráfico Nº 6). El análisis de
automatizado como lo plantean las normas IEC 61131
de PLC, se simplificará en gran medida la intervención de los operadores en el
proceso de transferencia, utilizando el tiempo en otras actividades
productivas.
44
¿Considera que automatizar el sistema de transferencia de glicer
hacia las tolvas de llenado ayudará a mejorar el ambiente de trabajo?
La totalidad de los personas encuestadas cree que automatizar
transferencia hacia las tolvas, ayudará a mejorar el ambiente
gráfico Nº 6). El análisis de esta interrogante responde a que
automatizado como lo plantean las normas IEC 61131-1 sobre programación
implificará en gran medida la intervención de los operadores en el
proceso de transferencia, utilizando el tiempo en otras actividades
Gráfico 6 . Resultado de la pregunta 6. Nota : Rodríguez (2013).
100%
0%
Item 6
el sistema de transferencia de glicerina
ayudará a mejorar el ambiente de trabajo?
tadas cree que automatizar el proceso de
transferencia hacia las tolvas, ayudará a mejorar el ambiente de trabajo (ver
esta interrogante responde a que, con un sistema
1 sobre programación
implificará en gran medida la intervención de los operadores en el
proceso de transferencia, utilizando el tiempo en otras actividades
SI
NO
Ítem 7 ¿Sería correcto utilizar
control, que muestren
Un número importante de personas encuestadas
con luces ubicadas
(ver gráfico Nº 7). E
llenado de tolvas Nº
45
Sería correcto utilizar con luces piloto ubicadas en el
control, que muestren gráficamente las etapas del proceso?
ortante de personas encuestadas considera correcto indicar
con luces ubicadas en la puerta del tablero de control las etapas d
er gráfico Nº 7). Esto permitirá observar la secuencia del procedimiento de
Nº PPDO-28 Rev02 de manera automática
Gráfico 7 . Resultado de la pregunta 7. Nota : Rodríguez (2013).
88,20%
11,80%
Item 7
con luces piloto ubicadas en el tablero de
gráficamente las etapas del proceso?
considera correcto indicar
la puerta del tablero de control las etapas del proceso
sto permitirá observar la secuencia del procedimiento de
28 Rev02 de manera automática.
SI
NO
Ítem 8 ¿Es provechoso para el proceso colocar
para mantener las tuberías precalentadas?
El 82,4 % de las personas encuestadas respondiero
ítem 8 diciendo que sí
de temperatura para mantene
explica porque cuando se realiza una transferencia se debe calentar las
tuberías desde temperatura ambiente hasta 100
térmicos con lo que se acorta
procedimientos inter
46
¿Es provechoso para el proceso colocar un controlador de temperatura
para mantener las tuberías precalentadas?
El 82,4 % de las personas encuestadas respondieron a la interrogante del
ítem 8 diciendo que sí es provechoso para el proceso colocar un controlador
de temperatura para mantener las tuberías pre calentadas. E
explica porque cuando se realiza una transferencia se debe calentar las
tuberías desde temperatura ambiente hasta 100 ºC produciendo choques
térmicos con lo que se acorta la vida útil de las tuberías. E
procedimientos internos de mantenimiento correctivoPPC-001 Rev.004
Gráfico 8 . Resultado de la pregunta 8. Nota : Rodríguez (2013).
82,40%
17,80%
Item 8
un controlador de temperatura
n a la interrogante del
es provechoso para el proceso colocar un controlador
tuberías pre calentadas. Esta pregunta se
explica porque cuando se realiza una transferencia se debe calentar las
ºC produciendo choques
las tuberías. Esto simplificaría los
001 Rev.004.
SI
NO
Ítem 9 ¿Es conveniente
agitador del Holding Tank arranque con productos solidificados?
En la pregunta 9 el
conveniente instalar un sistema de control para evitar que el agi
Holding Tank arranque con productos solidificados (
importante tener en cuenta esta debilidad del actual proceso,
error en la manipulación se acciona el agitador con producto solidificado,
traería como consecue
incrementando los índices de mantenimiento correctivo basados en el
procedimiento PPC
47
¿Es conveniente instalar un sistema de control para evitar que el
agitador del Holding Tank arranque con productos solidificados?
En la pregunta 9 el 76.5 % de los encuestados respondió que considera
instalar un sistema de control para evitar que el agi
Holding Tank arranque con productos solidificados (ver gráfico Nº 9). E
importante tener en cuenta esta debilidad del actual proceso,
error en la manipulación se acciona el agitador con producto solidificado,
traería como consecuencia la destrucción de las tuberías internas
incrementando los índices de mantenimiento correctivo basados en el
PPC-001 Rev.004.
Gráfico 9 . Resultado de la pregunta 9. Nota : Rodríguez (2013).
76,50%
23,50%
Item 9
instalar un sistema de control para evitar que el
agitador del Holding Tank arranque con productos solidificados?
ondió que considera
instalar un sistema de control para evitar que el agitador del
ver gráfico Nº 9). Es
importante tener en cuenta esta debilidad del actual proceso, ya que si por
error en la manipulación se acciona el agitador con producto solidificado,
ncia la destrucción de las tuberías internas,
incrementando los índices de mantenimiento correctivo basados en el
SI
NO
Ítem 10 ¿Considera usted que utilizando un
pueden centralizar todas las señales que actúan en el proceso de
transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado?
La respuesta al ítem 10,
refuerza la necesidad de automatizar los proceso
61131-1 sobre programación de PLC, para hacerlos dinámico
respondan a las expectativas para mejorar los aspectos de seguridad,
operación y calidad.
48
¿Considera usted que utilizando un controlador lógico programable se
pueden centralizar todas las señales que actúan en el proceso de
transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado?
La respuesta al ítem 10, fue en 88,22% afirmativa (ver gráfico Nº 10). Esto
refuerza la necesidad de automatizar los procesos basados en las normas IEC
1 sobre programación de PLC, para hacerlos dinámico
a las expectativas para mejorar los aspectos de seguridad,
operación y calidad.
Gráfico 10 . Resultado de la pregunta 10. Nota : Rodríguez (2013).
88,20%
11,80%
Item 10
controlador lógico programable se
pueden centralizar todas las señales que actúan en el proceso de
gráfico Nº 10). Esto
basados en las normas IEC
1 sobre programación de PLC, para hacerlos dinámicos y que
a las expectativas para mejorar los aspectos de seguridad,
SI
NO
Ítem 11 ¿Está de acuerdo con que se simplifique a só
procedimiento de transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado?
Unánimemente los encuestados respondieron
pregunta Nº 11, (ver gráfico Nº 11). E
ya que por medio de un controlador lógico programable PLC, aplicando la
normas IEC 61131-
con dicho objetivo.
49
¿Está de acuerdo con que se simplifique a sólo cuatro pasos el
procedimiento de transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado?
Unánimemente los encuestados respondieron afirmativamente
pregunta Nº 11, (ver gráfico Nº 11). Esta interrogante refuerza el ítem anterior,
por medio de un controlador lógico programable PLC, aplicando la
-1 se realizará el diseño de la lógica de control que cumpla
Gráfico 11 . Resultado de la pregunta 11. Nota : Rodríguez (2013).
100%
0%
Item 11
lo cuatro pasos el
procedimiento de transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado?
afirmativamente a la
sta interrogante refuerza el ítem anterior,
por medio de un controlador lógico programable PLC, aplicando las
el diseño de la lógica de control que cumpla
SI
NO
Ítem 12 ¿Es ventajoso
con una señal indicadora de nivel en las tolvas?
Para esta interrogante
glicerina en las tolvas, un 88,2%
de contar con esta indicación
glicerina sin necesidad de verificar directamente en
movimiento repetitivo al abrir la tapa, además
buenas prácticas de manufactura BPM en su
50
¿Es ventajoso para el proceso de transferencia de glicerina contar
una señal indicadora de nivel en las tolvas?
sta interrogante, que responde a la necesidad de indicar el nivel de
glicerina en las tolvas, un 88,2% respondió de manera positiva. L
n esta indicación es que mantiene al operador atento al nivel de
glicerina sin necesidad de verificar directamente en la tolva, evitando el
movimiento repetitivo al abrir la tapa, además de que esto no cumple con las
buenas prácticas de manufactura BPM en su artículo17.87.
Gráfico 12 . Resultado de la pregunta 12. Nota : Rodríguez (2013) .
88,20%
25,80%
Item 12
o de transferencia de glicerina contar
responde a la necesidad de indicar el nivel de
respondió de manera positiva. La importancia
es que mantiene al operador atento al nivel de
la tolva, evitando el
que esto no cumple con las
.
SI
NO
Ítem 13 ¿Los procesos
con las leyes establecidas por el Ministerio del P
Un 94,6% de los encuestados considera que Laboratorios Pfizer Venezuela
cumple con las leyes establecidas por el
Trabajo, así como
Trabajadoras LOTTT, en su Capítulo V Artículo 156 Condiciones Dignas de
Trabajo, ítem importante porque la empresa está comprometida con la calid
de un ambiente seguro para sus trabajadores.
51
¿Los procesos Industriales de Laboratorios Pfizer Venezuela cumplen
blecidas por el Ministerio del Poder Popular para el Trabajo?
Un 94,6% de los encuestados considera que Laboratorios Pfizer Venezuela
cumple con las leyes establecidas por el Ministerio del Poder Popular para el
con la Ley Orgánica del Trabajo para lo
Trabajadoras LOTTT, en su Capítulo V Artículo 156 Condiciones Dignas de
Trabajo, ítem importante porque la empresa está comprometida con la calid
de un ambiente seguro para sus trabajadores.
Gráfico 13 . Resultado de la pregunta 13. Nota : Rodríguez (2013).
94,20%
5,80%
Item 13
Industriales de Laboratorios Pfizer Venezuela cumplen
oder Popular para el Trabajo?
Un 94,6% de los encuestados considera que Laboratorios Pfizer Venezuela
Ministerio del Poder Popular para el
Ley Orgánica del Trabajo para los Trabajadores y
Trabajadoras LOTTT, en su Capítulo V Artículo 156 Condiciones Dignas de
Trabajo, ítem importante porque la empresa está comprometida con la calidad
SI
NO
Ítem 14 ¿Laboratorios Pfizer cumple con las normas internas de Ambiente
Salud y Seguridad?
A esta interrogante un contundente 94,6% (ver gráfico Nº 14), resp
forma positiva. De esta pregunta se puede concluir que la empresa está
ganada a realizar inversiones que mejoren las condiciones de seguridad en
sus procesos.
52
¿Laboratorios Pfizer cumple con las normas internas de Ambiente
Salud y Seguridad?
A esta interrogante un contundente 94,6% (ver gráfico Nº 14), resp
e esta pregunta se puede concluir que la empresa está
ganada a realizar inversiones que mejoren las condiciones de seguridad en
Gráfico 14 . Resultado de la pregunta 14. Nota : Rodríguez (2013).
94,20%
5,80%
Item 14
¿Laboratorios Pfizer cumple con las normas internas de Ambiente,
A esta interrogante un contundente 94,6% (ver gráfico Nº 14), respondió de
e esta pregunta se puede concluir que la empresa está
ganada a realizar inversiones que mejoren las condiciones de seguridad en
SI
NO
Ítem 15 ¿Es necesario colocar sensores en las tolvas de llenado para
controlar el nivel de producto?
El 100% de las persona piensa que es necesario colocar sensores en las
tolvas para controlar
control se evitaría que el operador visualice el nivel de la tolva directamente
incumpliendo con las normas de seguridad internas ASS y las normas de
Buenas Prácticas de Manufactura BPM
53
¿Es necesario colocar sensores en las tolvas de llenado para
controlar el nivel de producto?
El 100% de las persona piensa que es necesario colocar sensores en las
tolvas para controlar derrames de producto (ver gráfico Nº 15). C
que el operador visualice el nivel de la tolva directamente
incumpliendo con las normas de seguridad internas ASS y las normas de
Buenas Prácticas de Manufactura BPM 17.87.
Gráfico 15 . Resultado de la pregunta 15. Nota : Rodríguez (2013).
100%
0%
Item 15
¿Es necesario colocar sensores en las tolvas de llenado para
El 100% de las persona piensa que es necesario colocar sensores en las
producto (ver gráfico Nº 15). Con este
que el operador visualice el nivel de la tolva directamente,
incumpliendo con las normas de seguridad internas ASS y las normas de
SI
NO
54
Conclusiones del diagnóstico
De acuerdo a los datos analizados en función dela situación actual del
tanque de almacenamiento de productos Holding Tank, éste se encuentra
completamente operativo y cumple con los aspectos regulatorios de las
Buenas Prácticas de Manufactura BPM, La estructura del equipo está
construida en acero inoxidable, lo que permite su utilización en la elaboración
de productos para la industria farmacéutica. El equipo no cumple con algunos
aspectos de seguridad como el arranque del agitador con producto
solidificado, control de las presiones en tuberías y control de derrames de
tolvas.
El proceso de transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado
representa un riesgo para integridad física del personal, lo cual refuerza la
necesidad de desarrollar un sistema automatizado para el equipo holding que
permita mejorar las condiciones de trabajo, haciendo el proceso ágil,
productivo y seguro.
Recomendaciones
Las altas presiones en las tuberías constituyen un punto crítico a considerar
por razones de seguridad al momento de realizar transferencias de glicerina
hacia las tolvas o limpieza de tuberías con aire comprimido. Se debe
desarrollar un sistema que permita monitorear la presión y que detenga el
proceso en cualquier etapa del mismo.
Se debe diseñar un control adecuado para accionar el agitador con rangos de
temperatura entre 70 y 85 ºC. Esto permitirá proteger las tuberías internas del
tanque. Tomando en cuenta los puntos críticos del proceso de llenado de
tolvas, basados en las respuestas de los instrumentos analizados, se
desprende la necesidad de automatizar el proceso de transferencia de
glicerina del Holding Tank, para hacerlo amigable y versátil, de forma que
responda a las expectativas relativas a mejorar los aspectos existentes sobre
seguridad, operación y calidad.
55
CAPÍTULO V
FACTIBILIDAD TÉCNICA, OPERATIVA Y ECONÓMICA DEL SI STEMA DE
CONTROL AUTOMATIZADO PARA SECUENCIA DE
LLENADO DE TOLVAS EN EL HOLDING TANK
Para la determinación de los requerimientos o necesidades del sistema
de control propuesto, se realizó una fase de selección de equipos, basados en
los datos aportados en el diagnóstico, así como en el diseño de esquemas
eléctricos y diagramas lógicos. Para la selección de tecnologías existentes en
el mercado, se utilizó para tal fin cotizaciones de proveedores, catálogos de
fabricantes, información recopilada por Internet y equipos ya instalados en
otros procesos de la empresa.
Además, se presenta un análisis de factibilidad operativa, comparando los
procesos antes y después de la simulación de la propuesta. Se destacan las
ventajas de un sistema automatizado simplificado que reduce los
requerimientos de personal para realizar una transferencia de glicerina de tres
personas a una. Se incluye un estudio de factibilidad económica que
determina los recursos para desarrollar el proyecto, basados en la inversión
en equipos, diseño del proyecto, mano de obra, instalación. Estos costos de
inversión son comparados con el beneficio de utilizar sólo un operador. Este
análisis permitirá determinar la viabilidad económica de la puesta en
funcionamiento del proyecto.
56
Factibilidad técnica
Para la arquitectura propuesta se implantará un sistema de control basado
en un controlador lógico programable PLC, en comunicación con una interface
hombre máquina HMI, a través de líneas de conexión MODBUS. Existirá un
transmisor de presión, el cual se comunicará con un controlador de presión a
través de señales analógicas de 4-20 mA, para el control de las presiones en
las tuberías cuando exista un flujo de glicerina o en la etapa de barrido con
aire comprimido, mientras que el estatus de la presión lo hará a través de
señales discretas y se visualizarán en la pantalla táctil mediante un mensaje.
Sistemas de control (PLC)
En este punto se describirán las características de los PLC seleccionados
como alternativas, con el fin de dar una idea amplia de las bondades que
ofrece cada una de ellas. En este sentido, el S7-300 es el PLC de la familia de
controladores de SIMATIC, que permite soluciones de automatización a los
sistemas de la industria manufacturera y de procesos. A ellos pueden
añadirse módulos de E/S sin necesidad de respetar reglas de asignación de
ranuras.
La arquitectura integrada ControlLogix de Allen Bradley ofrece en sus equipos
de control un entorno de programación y compatibilidad para comunicaciones
común a través de varias plataformas de hardware. Todos los ControlLogix
funcionan con un sistema operativo de multitarea y multiprocesamiento y
admiten el mismo conjunto de instrucciones en varios lenguajes de
programación.
Por su parte los PLC LG Glofa poseen un diseño en función de las
especificaciones estándar internacionales (IEC61131-3), compatibilidad con
57
otrosdispositivos, fácil programación, lenguaje de programación de
conformidad con IEC61131-3 (IL / LD / SFC), cuenta con una red abierta para
protocolo de comunicaciones de acuerdo con las especificaciones de
estándares internacionales, procesamiento de alta velocidad con un
procesador de operación dedicado incluido y varios módulos especiales que
amplían el campo de aplicación del PLC.
Tabla Nº 3 Comparación de los sistemas de control PLC.
Características ControlLogix Simatic S7 -300 Glofa LG
Voltaje de operación y alimentación a instrumentos de
24 Vdc
Si Si Si
Escalabilidad Si Si SI
Programación lógica escalera Si Si Si
Arquitectura abierta Si No Si
Costos Medio Altos Bajo
Disponibilidad Media Media Alta
Software No No Libre
Nota: Rodríguez (2013).
Una vez realizado el balance de los requerimientos para los PLC, se
considera que el sistemabasado en PLC Glofa de LG es el que más se adapta
a las necesidades, porque además de cumplir con todas las exigencias, tiene
la cualidad adicional con respecto a los demás PLC, de proveer una
arquitectura abierta, además de brindar una excelente escalabilidad, es decir,
que en cualquier momento que se quiera expandir o hacer algún cambio al
sistema, sólo se requiere anexar al chasis un módulo con el protocolo de
comunicación requerido. Por otra parte, se cuenta con distintos proveedores a
nivel local, los costos son razonablemente competitivos con relación a las
otras marcas estudiadas y el software para programación no requiere licencia.
Interfaz de operador (HMI)
58
A continuación se describirán las especificaciones técnicas de cada una de las
interfaces hombre – máquina que fueron seleccionadas como alternativas, con
la finalidad de analizarlas de acuerdo a los requerimientos realizados. El
Multipanel 370 de Siemens es una interfaz táctil de 18.1” de tamaño, con una
resolución de 800 x 600 pixeles, comunicación Ethernet, RS 232, RS 485,
USB universal serial bus, conexión con PLC Siemens, Allen Bradley, Modicon,
Mitsubishi, Telemecanique y alimentación de 24 Vdc.
También se analizó la interfaz Panel View 1000 color de Allen Bradley, la
cual es una pantalla fabricada con las opciones de teclado o táctil, se alimenta
con 24 Vdc nominales, consume 50 watt, posee indicador de led para fallos de
comunicación, sus dimensiones en mm son 282 de largo, 423 de ancho, 112
de profundidad. Igualmente se analizaron las características de la interfaz
Weintek MT-6070iH, la cual es una pantalla táctil de 7” LCD a color, con una
resolución de 800x480 pixeles y procesador de 32 bits CPU 400MHz.
Tabla Nº 4 Comparación de interfaz HMI.
Características 370 Siemens Panel view Weintek
Voltaje de operación y alimentación a instrumentos de
24 Vdc
Si Si Si
Touch Screen Si Si Si
Robustez Si Si Si
Arquitectura abierta Si Si Si
Costos Altos Altos Bajo
Disponibilidad Media Media Alta
Software No No Libre
Nota: Rodríguez (2013).
59
La interfaz seleccionada que cumple con los requerimientos exigidos por
Pfizer Venezuela en cuanto a ergonomía, robustez, arquitectura abierta y
disponibilidad es la pantalla Weintek MT-6070iH. Adicionalmente, la misma
interfaz garantiza la disponibilidad de memoria suficiente para almacenar tanto
la configuración desarrollada como las aplicaciones que se necesitan ejecutar
en el proceso, así como la capacidad de expansión de memoria a futuro,
además de la versatilidad de conectarse con diferentes marcas de PLC. Esta
pantalla ofrece una característica importante ya que no requiere licencia para
utilizar su software de programación, se encuentran disponible con una
sencilla descarga desde Internet.
Factibilidad operativa
El sistema con que se rige el tanque de almacenamiento de productos para
la transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado, es realizado en su
totalidad de forma manual, derivando así que la transferencia de glicerina se
realice dependiendo de las habilidades del operador. Esto se traduce en un
proceso lento con la consecuente pérdida de productividad, por la
participación del operador en todas las etapas del proceso, además de que los
tiempos de barrido y reposo son llevados a su discreción.
Por lo tanto, este sistema de control hace que la intervención del hombre
en el proceso sea activa e indispensable lo que hace que los operadores y los
analistas se expongan a situaciones riesgosas que puedan suscitarse durante
una transferencia de glicerina a las tolvas de llenado. La factibilidad operativa
del proyecto queda garantizada evitando, las situaciones antes mencionadas,
con el sistema de control automatizado propuesto. Se incluyen mejoras en la
forma de operar el equipo, simplificando los pasos para realizar una
transferencia de glicerina. Solamente una persona realizará y dirigirá la
operación del proceso, además de contar con un sistema de protección para
salvaguardar la integridad de los operadores.
60
Factibilidad económica
Este análisis permitió hacer una relación de los costos de la futura
implementación, la cual consiste en el valor comercial de los equipos
electrónicos a precios de mercado como el costo del diseño, PLC, Pantalla de
interfaz, suministros eléctricos y servicios de soldadura, entre otros, para
luego compararla con los beneficios de un sistema automatizado en el cual se
reduce el número de personas necesarias para operar el proceso de
transferencia de glicerina.
Tabla Nº 5 Costo de equipos (inversión).
Descripción del equipo Cantidad Costo BsF
PLC LG Glofa 60 01 7.000
Interfaz Weintek 01 6.500
Terminal de válvulas Festo 01 16.000
Controlador Autonics 04 2.000
PT 100 02 500
Total 09 30.000
Nota: Rodríguez (2013).
Tabla Nº 6 Materiales (inversión).
Descripción del material Cantidad Costo BsF
Conductor THW 18 AWG 100 m 02 100
Manguera 8 mm 100 m 01 700
Tablero hermético 01 1.200
Racores neumáticos 50 500
Total 54 2.500
Nota: Rodríguez (2013).
61
Tabla Nº 7 Servicios (inversión).
Descripción del servicio Cantidad Costo BsF
Costo diseño 01 50.000
Servicios de Soldadura 01 15.000
Instalación 01 25.000
Fabricación diagrama 01 1.500
Total 04 91.500
Nota: Rodríguez (2013).
En cuanto a los beneficios de la implementación, se pueden apreciar en
latabla Nº 8, la cual incluye cálculos aproximados obtenidos del sistema
actual. En cuanto a los costos representados por las horas pagadas al
personaltomando en consideración el hecho de reducir la cantidad de
personas involucradas en el proceso de transferencia de glicerina.
Tabla Nº 8 Costos de personal.
Descripción del cargo Costo BsFxH Actual
Analista de seguridad 1.350 -
Operador 750 750
Auxiliar operador 750 -
Total 2.850 750
Nota: Rodríguez (2013).
Con estos resultados se evidencia que el proyecto propuesto es
factibleeconómicamente, ya que los costos en horas hombre se disminuyen
en un 73.68 por ciento. Con estos datos se realiza una proyección de 2.100
BsF diarios de ahorros, en tres meses se superan los 124.000 BsF de la
inversión en equipos, materiales y servicios.
62
CAPÍTULO VI
PROPUESTA DE INGENIERÍA
Sistema de control automatizado para la secuencia d e llenado de
glicerina en las tolvas del Holding Tank integrando
tecnologías HMI-PLC.
Caso: Laboratorios Pfizer Venezuela S.A.
En este capítulo se plantea la importancia de los sistemas automatizados
yde control industrial, para ser aplicados en un proceso productivo de llenado
de tolvas. Se establece un contenido estructural del proyecto de investigación,
colocando en primer término la justificación de la investigación, seguido del
propósito de la misma, de los objetivos que acompañana la propuesta, y
finalmente el aspecto de diseño con los fundamentos de la investigación.
Estos fundamentos están sub divididos en la ingeniería básica, de detalles
y conceptual. En esta última se describen las normativas utilizadas en el
proyecto, la descripción del sistema automatizado tomando en cuenta las
variables que intervienen en el proceso; posteriormente se establece la
filosofía de operación que permite definir la lógica de control del Holding y
finalmente se plantean los requerimientos de equipos necesarios que están
directamente relacionados con la arquitectura de control propuesta
anteriormente, para lograr la automatización y control del tanque de
almacenamiento en cuestión.
63
Justificación de la Propuesta.
Una de las principales metas de Pfizer Venezuela S.A.es ser una empresa
farmacéutica de referencia mundial por excelencia, para satisfacer las
necesidades de salud de la sociedad, apoyándose en la calidad de sus
trabajadores y tecnologías de vanguardia. Por esta razón, Pfizer debe estar a
la par con los avances tecnológicos de la actualidad, de ahí que la principal
justificación de esta investigación sea crear una propuesta de un sistema de
control automatizado para la secuencia de llenado de las tolvas en el Holding
Tank, a través de un Controlador Lógico Programable PLC, en comunicación
con una Interface Hombre Maquina HMI.
Este proyecto pretende hacer eficiente la operación del equipo, al pasar de
un sistema manual a uno automático, simplificando la realización de las
transferencias de glicerina hacia las tolvas de llenado. Con el anterior proceso
el operador debía realizar una secuencia de pasos del procedimiento a través
de la verificación de las variables críticas como presión y temperatura, para
finalmente ejecutar acciones de comando de válvulas de manera repetida
hasta logra el objetivo de llenar las tolvas y mantener limpio el sistema de
residuos de glicerina.
Ahora bien, el nuevo sistema de control hace el proceso de llenado de
tolvas, versátil y seguro con la implementación de un sistema automatizado
para transferir glicerina, en vista de que el usuario no determinará con sus
acciones el proceso de llenado. En consecuencia, con esto se libera a los
operadores de realizar secuencias repetidas y en algunos casos peligrosas,
lo cual se traduce en mayor productividad al mejorar los tiempos de llenado,
además de convertir el lugar de trabajo en un sitio más seguro, con la adición
de sistemas de seguridad redundantes, como lo establecen las normas
internas de seguridad industrial de la empresa.
64
Propósito de la investigación
Establecer un cambio encuanto a la forma manual como se operaba la
secuencia de transferencias de glicerina en el Holding Tank, para convertirlo
en un proceso automatizado, cumpliendo con los aspectos de seguridad,
calidad y operación establecidos en los parámetros de validación del equipo.
Objetivos específicos:
• Acondicionar el tablero de control para la instalación y cableado de los
nuevos dispositivos.
• Descargar los programas de funcionamiento en el PLC y la pantalla
táctil HMI.
• Configurar los parámetros del transmisor de presión, variadores de
frecuencia y controladores de temperatura.
• Ajustar los tiempos de barrido y espera, establecidos en el
procedimiento de operación.
• Realizar pruebas de funcionamiento del sistema.
Fundamentación
El desarrollo de esta propuesta estudia la perspectiva de implementar el
proyecto de acuerdo a una necesidad. La totalidad de este estudio se realiza
en tres partes:
• Ingeniería Conceptual.
• Ingeniería Básica.
• Ingeniería de Detalle.
65
Ingeniería Conceptual
La ingeniería conceptual es la primera etapa de un proyecto, después de que
se ha planteado su necesidad. En este proyecto se definen tres aspectos
como se indican a continuación:
• Normativa y regulación del diseño.
• Descripción del proceso de automatización.
• Diagrama de procesos básicos.
• Normativa y regulación del diseño
Las normativas para este diseño se basaron en las normas IEC, las cuales
rigen los lineamientos para la programación de autómatas PLC y la
comunicación con dispositivos de interface con los operadores HMI. Además,
se utilizó el Código Eléctrico Nacional para la realización de las conexiones
eléctricas, tanto en la distribución de potencia al tablero, como las
interconexiones entre los dispositivos periféricos asociados al sistema.
• Descripción del Proceso de Automatización
Mediante la nueva estructura de control será posible operar la secuencia
de llenado de tolvas en el Holding Tank a través de una pantalla de interface,
lo cual permitirá encender el calentamiento del tanque y luego esperar 4 horas
adicionales hasta alcanzar 80 ºC en la temperatura interna del tanque, esto
para asegurar que la glicerina este en su fase líquida. Después de esto, el
sistema habilita el arranque del agitador se procede a seleccionar la tolva
hacia donde se va a transferir glicerina. Por último se confirma la selección del
circuito A ò B.
La intervención por parte del operador finaliza cuando el sistema solicita la
confirmación de su selección. De aquí en adelante las etapas del proceso son
66
llevadas de manera automáticas: se realiza el calentamiento de las tuberías
por espacio de 10 minutos, el sistema procede a abrir la válvula de descarga,
activa la circulación de glicerina mediante el arranque de la bomba de
producto, realiza la supervisión del flujo de glicerina. En esta etapa también
se monitorea: sobre presión en las tuberías, si existe flujo de glicerina,
además de verificar que todas las presiones esténdentro de su rango.
Una vez cumplido esto, comienza el proceso de llenado de las tolvas con la
apertura de la válvula seleccionada. En esta etapa se verifica el nivel máximo
de glicerina. Luego de alcanzado el nivel máximo, se activan las válvulas para
el primer barrido con aire comprimido por espacio de 4 minutos, después de 4
minutos adicionales de reposo, se realiza un segundo barrido, luego se
eliminan los residuos mediante la válvula de limpieza por espacio de 1 minuto
y finalmente el sistema retorna a sus condiciones iniciales a la espera de la
próxima transferencia.
• Diagramas de procesos básicos .
Para tener una mejor perspectiva del proyecto, en la figura Nº 15 se presenta
un diagrama de flujo del proceso, el cual consiste en una secuencia de cuatro
pasos que debe realizar el operador para dar inicioa una transferencia de
glicerina hacia las tolvas de llenado. Además en la figura Nº 16 se muestra el
esquema general de la arquitectura de control propuesta, que incluye una
plataforma abierta,constituida por el PLC en comunicación vía RS – 485, con
una pantalla táctil donde se centraliza la operación, estos componentes a su
vez están asociados en un protocolo de comunicación Modbus. Esta
plataforma es capaz de conectarse con dispositivos de diferentes fabricantes.
En las entradas se utilizan sensores inductivos, pulsadores y la señal de los
controladores de temperatura. En las salidas se conectan un terminal de
válvulas neumáticas y los relés asociados para la activación de motores.
67
Figura Nº 15. Diagrama de flujo automatizado llenado de tolvas. Nota : Rodríguez 2013.
Figura Nº 16
Ingeniería Básica.
Define los lineamientos generales e ideas básicas del proyecto. Estas ideas y
definiciones del proyecto
detalle, para la ejecución de los planos constructivos
ingeniería básica de este proyecto consistirá en la toma de datos del proceso,
para asegurar los requerimientos en la distribución de puntos de
para la alimentación de la energía eléctrica elemento fundamental parael
desarrollo del proceso,
vapor.
68
Figura Nº 16 .Esquema general de la Arquitectura propuestaNota : Rodríguez 2013.
Ingeniería Básica.
Define los lineamientos generales e ideas básicas del proyecto. Estas ideas y
definiciones del proyecto son los pilares en que se basará
detalle, para la ejecución de los planos constructivos. El desarrollo de la
ingeniería básica de este proyecto consistirá en la toma de datos del proceso,
para asegurar los requerimientos en la distribución de puntos de
ara la alimentación de la energía eléctrica elemento fundamental parael
desarrollo del proceso, así como los puntos de serviciode aire comprimido y
Esquema general de la Arquitectura propuesta .
Define los lineamientos generales e ideas básicas del proyecto. Estas ideas y
en que se basará la ingeniería de
El desarrollo de la
ingeniería básica de este proyecto consistirá en la toma de datos del proceso,
para asegurar los requerimientos en la distribución de puntos de servicios,
ara la alimentación de la energía eléctrica elemento fundamental parael
de aire comprimido y
69
Ingeniería de Detalle
La lógica de funcionamiento del proceso automatizado para transferencia de
glicerina en el Holding Tank se realizó mediante la técnica de programación
Grafcet, que permite visualizar de forma gráfica las etapas del proceso junto
con las condiciones que dan las transiciones de las etapas. A partir de esta
estrategia se lleva a cabo la programación del PLC como lo muestra la figura
Nº 17
Figura Nº 17. Programación Grafcet del PLC.
Nota : Rodríguez 2013.
70
Para llevar a cabo el diseño de la automatización del proceso de transferencia
de glicerina es necesario tomar encuenta la descripción de los mensajes a
mostrar en la pantalla HMI y sus respectivas direcciones (ver tabla Nº 9). En
las siguientes tablas (ver tablas Nº 10 y Nº 11), se detallan las leyendas de
entradas y salidas con su correspondiente número asociado al PLC, símbolo y
descripción.
Tabla Nº 9 Leyendas de mensajes en HMI .
Dirección Mensajes en HMI
MX20 Presión alta en tuberías.
MX21 No hay flujo de glicerina.
MX22 Sin glicerina en Holding pulsar avance.
MX23 Revisar fases eléctricas.
MX24 Pulsador de emergencia y motores.
MX25 Presión interna Holding alta.
MX26 Presión de aire alta.
MX27 Tapa de Holding fuera de sitio.
MX28 Revisar sensor nivel tolva A.
MX29 Revisar sensor nivel tolva B.
MX30 Confirmar si es circuito A.
MX31 Confirmar si es circuito B.
MX32 Bajo nivel tolva A.
MX33 Bajo nivel tolva B.
MX34 Calentamiento de Holding esperar 6 horas.
MX35 Calentamiento de tuberías esperar 10 min.
MX36 Etapa de barrido de aire esperar 4 min.
MX37 Etapa llenado de tolvas.
MX38 Etapa reposo de tuberías esperar 4 min.
MX39 Etapa limpieza de válvula esperar 1 min.
MX40 Revisar válvulas de tolvas.
Nota : Rodríguez 2013.
71
Tabla Nº 10 Leyenda de entradas al PLC.
Nº Entrada Símbolo Descripción
I0.00 DFA Detector de fases
I0.01 LLAVE Llave de transferencias
I0.02 BPCTC Llave by pass temp Holding
I0.03 EMERGENCIA Emergencia
I0.04 PRESIONOH Presión interna Holding
I0.05 SSVTA Sensor de seguridad válvula de tolva A
I0.06 SSVTB Sensor de seguridad válvula de tolva B
I0.07 SMPT Sensor máxima presión de tuberías
I0.08 SST Sensor de seguridad de tapa
I0.09 TTA Temperatura de tuberías alcanzada
I0.10 SNTA Seguridad nivel de tolva A
I0.11 SNTB Seguridad nivel de tolva B
I0.12 NTA Nivel de tolva A
I0.13 NTB Nivel de tolva B
I0.14 BNTA Bajo nivel de tolva A
I0.15 BNTB Bajo nivel de tolva B
I0.16 TEMPH80 Temperatura de Holding alcanzada
I0.17 MFG Monitor flujo de glicerina
I0.18 PAB Presión de aire baja
I0.19 RESET Restablecer
Nota : Rodríguez 2013.
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Tabla Nº 11 Leyenda de salidas del PLC.
Nº Salida Símbolo Descripción
Q0.00 AGI Agitador
Q0.01 BV Bomba de Vacío
Q0.02 VCH Válvula calentamiento Holding
Q0.03 CVT Válvula calentamiento tuberías
Q0.04 VA Válvula de aire
Q0.05 VCRA Válvula circuito y retorno A
Q0.06 VCRB Válvula circuito y retorno B
Q0.07 VTA Válvula tolva A
Q0.08 VD Válvula de descarga
Q0.09 BP Bomba de producto
Q0.10 VACA Válvula de aire circuito A
Q0.11 VL Válvula de limpieza
Q0.12 VACB Válvula de aire circuito B
Q0.13 VTB Válvula de tolva B
Q0.14 TLUZ Luz interna
Q0.15 LBNTA Luz bajo nivel de tolva A
Q0.16 LBNTB Luz bajo nivel tolva B
Q0.17 ASF Alarma sonora de fallas
Nota : Rodríguez 2013.
Planos Finalmente, para realizar la programación del autómata, yaconociendo el
proceso definitivo que va a realizar, se selecciona el tipo delenguaje de
programación, el cual es conocido como escalera LD (Ladder). En los anexos
C se encuentra toda la lógica del programa. Adicionalmente, en los anexos D
están los planos concernientes al sistema eléctrico y de instrumentación P&ID
que asocian los controladores de temperatura con el proceso.
73
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Aguilera (2012). Trabajo de grado en Programación de PLC.
Balcells, J (1997). Autómatas programables. Primera edición.
Catálogo FESTO (2013). Programa completo de productos neumáticos.
Creus, A (2005). Instrumentación industrial. Séptima edición.
Daniel, B (2001). Lenguajes gramática y autómatas.
Faure, R (2000). Máquinas y acondicionamiento eléctricos. Primera edición.
Grau, A (2003). Diseño y aplicaciones con autómatas programables.
Segunda edición.
Manual variador de frecuencia Danfoss (2012). Manual de operación,
configuración e instalación.
Manual pantalla táctil Weintek (2010). Manual de operación, configuración e
instalación.
Manual PLC LG Glofa (2012). Manual de operación, configuración e
instalación.
Ogata, K (2006). Ingeniería de control moderna. Cuarta edición.
Obispo (2011), Diseño de un control Automatizado para los tanques de
Cocción para la Línea de Embutidos en la Empresa PROAGRO C.A.
Rincones (2010). Sistema de Control Automático para la Optimización de la
Planta Dosificadora y Mezcladora de Concreto de la Empresa SISPRECA C.A.
ALLEN BRADLEYhttp://www.ab.com/manuals/es/eoi/2711-um014c-es-p.pdf
GEFANUCIDhttp://www.gefanuc.com/infolink/manuals/gfk0600f.pdf
WINSTONDAVIDhttp://www.ad.siemens.de/simatic/s7400/prd7400s.pdf
74
APÉNDICES.
APÉNDICE A
Planos eléctricos
Antes de la Automatización.
APÉNDICE B
Cuestionario.
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
ESPECIALIZACIÓN EN AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
CUESTIONARIO
El presente cuestionario tiene como objetivo funda mental, recabar
información relacionada sobre la propuesta de un “Sistema de Control
Automatizado para la Secuencia de Llenado de Glicerina en las Tolvas del
Holding Tank Integrando Tecnologías HMI-PLC”.
Es necesario que se tenga en cuenta las siguientes instrucciones
para su llenado:
• Lea cuidadosamente y responda con sinceridad.
• Para evitar limitaciones, esta encuesta es anónima, es decir, no
coloque su identificación.
• Agradecemos su colaboración, ya que se trata de un proyecto
para la elaboración de un Trabajo Especial de Grado .
• Indique con una X la respuesta de su preferencia.
Gracias por su Colaboración.
CUESTIONARIO
SI
NO
1 En su opinión se siente cómodo operando el proceso de transferencia de glicerina desde el Holding Tank hacia las tolvas de llenado.
2 Para usted es importante que el proceso indique mediante una pantalla las etapas del proceso.
3 Considera usted que el proceso de transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado representan algún riesgo personal.
4 Cree usted que es necesario que la empresa invierta en la modernización y automatización del proceso de llenado de tolvas en el Holding Tank.
5 Está de acuerdo, que automatizando el proceso de transferencia de glicerina en el Holding Tank, sea productivo para Laboratorios Pfizer Venezuela.
6 Considera usted que automatizando el sistema de transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado, ayudará a mejorar el ambiente de trabajo.
7 En su opinión, sería correcto indicar con luces pilotos ubicadas en el tablero de control, para mostrar gráficamente las etapas del proceso.
8 Usted considera que es provechoso para el proceso colocar un controlador de temperatura para mantener las tuberías precalentadas.
9 Cree necesario instalar un sistema de control para evitar que el agitador del Holding Tank arranque con productos solidificados.
10 Considera usted que utilizando un controlador lógico programable se pueden centralizar todas las señales que actúan en el proceso de transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado.
11 Está de acuerdo en que se simplifiquen a sólo cuatro pasos el procedimiento de transferencia de glicerina hacia las tolvas de llenado.
12 Cree usted que es necesario que se coloque un sistema para el control automático de los tiempos de barrido con aire comprimido.
13 Considera usted que los procesos Industriales de Laboratorios Pfizer Venezuela cumplen con las leyes establecidas por el Ministerio del Poder Popular para el Ambiente.
14 Según su criterio, usted cree que los procesos industriales de Laboratorios Pfizer Venezuela cumplen con las normas internas de Ambiente Salud y Seguridad.
15 Considera usted necesario colocar sensores en las tolvas de llenado para controlar los derrames de producto.
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
ESPECIALIZACIÓN EN AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
JUICIO DE EXPERTO
Yo________________________________________________, titular
de la Cédula de Identidad Nº: _____________________ ___Profesión:
__________________________________________, revisé, analicé y
evalué el INSTRUMENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS, para el
Trabajo Especial de Grado, cuyo título es: “Sistema de Control
Automatizado para la Secuencia de Llenado de Glicerina en las Tolvas del
Holding Tank Integrando Tecnologías HMI-PLC”. Investigación realizada
por el Ingeniero Armando Rodríguez Torres, C.I. Nº 10.225.615.
Valido el presente instrumento como aptopara la investigación.
Asimismo, certifico que cumple con los requisitos exigido para su aplicación al
responder con los objetivos planteados.
________________________
Experto
DATOS DEL EXPERTO
APELLIDOS Y NOMBRES: ______________________________ _________
CÉDULA DE IDENTIDAD: ______________________________ __________
PROFESIÓN: __________________________________________________
TITULOS OBTENIDOS: ________________________________ _________
______________________________________________________________
____________________________________________________________
LUGAR DE TRABAJO: _________________________________ _________
_____________________________________________________________
FORMATO PARA LA VALORACIÓN DEL INSTRUMENTO
Item Nº
Corresponde con el tipo
de la investigación
Corresponde con el
propósito de la
investigación
Corresponde con los
objetivos específicos
Redacción
Sí No Sí No Sí No Sí No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Experto:
Fecha:
Ingeniero: Armando Rodríguez Torres.
Observaciones Generales: ________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
Es procedente su aplicación:
SI ________ NO ____________
Firma: _______________________
Fecha: _______________________
APÉNDICE C
Lógica de programación PLC.
APÉNDICE D
Planos eléctricos
después de la Automatización.