1 MÓDULO DEL HORNO ELÉCTRICO
Sara Abad G., Leonardo Ortega C., Julio Loza C., Cristian Ramírez P., Rommel Martínez S.
CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES
OBJETIVO
Control Automático de la planta por medio de un microprocesador y el hardware respectivo.
Controlar la curva de tiempo vs.
temperatura.
Controlar la variación de temperatura mediante un control de fase directo.
Implementar un software que ofrezca una interfaz hombre maquina.
RESUMEN
Siguiendo una curva de temperatura en función del tiempo, se logra obtener un grano seco y de calidad.
El controlador principal del proceso es un microcontrolador PIC 16F877A, este adquiere la señal del sensor de temperatura, fines de carrera, etc., situados en el proceso, para que de acuerdo a su estado, realizar acciones correctivas en el caso de ser necesario.
Por medio del programa de la National
Instrumets, LabView, desde el Internet
se puede saber el estado de los
2 diferentes componentes del sistema, así
como de la temperatura del horno, que es la variable principal del proceso.
INTRODUCCIÓN
El secado se puede definir como un proceso en que hay intercambio simultáneo de calor y masa, entre el aire del ambiente de secado y los granos, es la reducción del contenido de humedad hasta un nivel que se considera seguro para el almacenamiento de éste. Se entiende que es seguro un nivel de humedad por debajo del cual se reduce la actividad respiratoria de los granos y se dificulta el ataque de insectos y hongos. Dicho nivel varia con los distintos tipos de granos, pero, para los granos más comunes, abarca una gama entre 10 y 14% de humedad expresada sobre base húmeda.
En el secado de granos, el método más empleado es el de temperaturas elevadas. Con este método, el consumo de energía puede ser, en ciertos casos, superior al 60% del total de la energía consumida en la producción y tratamiento del grano.
Los procedimientos de secado a altas temperaturas exigen un manejo más cuidadoso y con mayor vigilancia, porque el peligro de accidentes, principalmente incendios, es más
grande y porque la posibilidad de que se dañe el producta también se acentúa.
Aun así, el manejo correcto de los secadores permite que se sequen algunos productos a 400°C, sin alterar su calidad final. Si bien es cierto que no todos los tipos de secadores aceptan esa clase de manejo, el aumento de la temperatura del aire de secado, aunque por un lado exige mayor supervisión, por otro aumenta la eficiencia energética del procedimiento
En este proceso inicialmente por un periodo prolongado se expone a los granos a una temperatura relativamente baja alrededor de 10° C más de la temperatura ambiente, la segunda fase es elevar la temperatura del horno de forma más rápida pero tomando en cuenta de que el producto no se queme, la penúltima fase consiste en mantener constante la temperatura por un tiempo no muy prolongado, para luego finalmente enfriar el producto.
• PROCESO DE SECADO DE GRANOS:
En esta planta el método de control
implementado es el feedback y control
on-off, ya que se monitorea la variable
de control que es la temperatura del
horno, y de acuerdo a su valor, se
prende o apaga la niquelina.
3 Por tanto el proceso productivo es el
siguiente:
Calentamiento
El control de temperatura se lo hace con el microcontrolador por medio de pendientes, es decir, se divide la diferencia de temperatura ambiente con la máxima, para el tiempo en el que se debe realizar esta variación; en consecuencia se multiplica el tiempo transcurrido por la pendiente y se le adhiere la temperatura ambiente y se obtiene la temperatura actual que debe tener el horno. Este subproceso se divide en dos, en el subproceso de calentamiento rápido y uno lento.
- Calentamiento lento: La temperatura máxima no debe estar por encima de diez grados con respecto a la temperatura ambiente, el tiempo de duración del subproceso debe ser al menos el doble del tiempo de duración del subproceso de calentamiento rápido.
- Calentamiento rápido: La temperatura máxima no debe exceder la temperatura crítica del horno (temperatura máxima que soporta el horno), la pendiente debe
ser tal, que el grano no se queme y pierda sus cualidades, ya que el objetivo principal del proceso es sólo el secado del cereal.
Para finalizar, las pendientes de trabajo dependen del tipo de gramínea a secar, por tanto se debe recurrir a normas o estándares fijados para este procedimiento.
Retención
Esta fase es necesaria ya que aquí se produce la eliminación de microorganismos u hongos que producen daños al producto cuando se lo almacena.
El grano permanece un tiempo determinado en la temperatura máxima obtenida en el subproceso anterior.
Enfriamiento
Finalmente se debe enfriar el producto, para acelerar el procedimiento se usa aire comprimido, la caída inicial de temperatura es brusca debido a que el aire frío empuja al caliente rápidamente produciendo una variación de temperatura tosca en el interior del horno, la curva de la temperatura luego de esto se vuelve más lineal ya que el horno tiene alta capacitancia.
En esta fase no existe control del caudal
de aire comprimido de entrada, en
4 consecuencia, la pendiente es la misma
para todo proceso de secado.
HMI:
Se puede trabajar de forma manual o automática.
DIAGRAMA DE FLUJO:
Inicio
Elija Modo
Manual HMI Automático
Declaración de Variables
Inicialización de Datos Petición de Datos
Datos Correctos?
No
Puerta Cerrada?
No Si
Si
Iniciar Proceso
Iniciar Proceso?
No
Si Modo
Comunicación PC
Iniciar Proceso
Cálculo de Variables
Ta<T1
Fase 1:
Calentamiento Lento
Ta<T2 Si
No
Fase 2:
Calentamiento Rápido
Ta<T3
Fase 3:
Retención ºT>ºTamb
Fase 4:
Enfriamiento
Fin de Proceso Si
No
Si
No
No
Si
Inicio
HARDWARE:
RA0/AN0 2
RA1/AN1 3
RA2/AN2/VREF-/CVREF 4
RA4/T0CKI/C1OUT 6
RA5/AN4/SS/C2OUT 7
RE0/AN5/RD 8
RE1/AN6/WR 9
RE2/AN7/CS 10
OSC1/CLKIN 13
OSC2/CLKOUT 14
RC1/T1OSI/CCP216 RC2/CCP117 RC3/SCK/SCL18
RD0/PSP019 RD1/PSP120 RB7/PGD40 RB6/PGCRB5RB4393837 RB3/PGMRB0/INTRB2RB136353433
RD7/PSP730 RD6/PSP629 RD5/PSP528 RD4/PSP427 RD3/PSP322 RD2/PSP221 RC7/RX/DT26 RC6/TX/CKRC5/SDO2524 RC4/SDI/SDA23 RA3/AN3/VREF+
5 RC0/T1OSO/T1CKI15
MCLR/Vpp/THV 1
U1
PIC16F877A
D714D613D512D411D310D29D18D07
E6RW5RS4
VSS1VDD2VEE3 LCD1 LM016L LCD_4
LCD_3 LCD_2 LCD_1 RS E
RSE LCD_1LCD_2LCD_3LCD_4 ENTER EMERGENCIA
C1
10uF C2
10uF R1
10k R2
10k
ENTER EMERGENCIA
ENTER
R3 10k
R4 10k
MODO_MANUAL MODO_AUTOMATICO
MODO_MANUAL MODO_AUTOMATICO CRUCE_CERO
CALENTANDO LED-RED
330 10k ENFRIANDO LED-YELLOW
R6 330 CALENTANDO
ENFRIANDO CALENTANDO
ENFRIANDO
RESET C3 10uF R5 10k
RESET
SUBIR_TEMPERATURA C4 10uF R7 10k
SUBIR_TEMPERATURA
C5 10uF R8 10k
BAJAR_TEMPERATURA
EMERGENCIA PUERTA INTERRUPCION_TOTAL RESET
R10 10k PUERTA SUBIR_TEMPERATURA BAJAR_TEMPERATURA
TREN_PULSOS X2
CRYSTAL
INTERRUPCION_1 INTERRUPCION_5 INTERRUPCION_6
D1
1N914 D5
1N914D6 1N914 R15 10k
INTERRUPCION_1 INTERRUPCION_5 INTERRUPCION_6 INTERRUPCION_TOTAL
TEMPERATURA
PISTON
RV1
1k TEMPERATURA RV2
1k TEMPERATURA
