Becomix Mixer

Cliente Bayer de México S.A de C.V.

Planta LIM 400 No. Del proyecto 013/4-1589

Descripción del proyecto: Mezcladora homogeneizadora para manufactura de productos líquidos y semisólidos. El estante de energía y los gabinetes eléctricos se localizan en el espacio del piso mecánico. La operación de la máquina es hecha a través de un sistema de control Promas Basic.

1 Introducción

1.1 Propósito de éste documento

La intención de éste documento es la de proveer al personal de operación con una visión general de las funciones disponibles de la máquina, para explicar cuándo es que cada modo de cada función será utilizada y cómo es que las funciones serán operadas. Primero las operaciones de función serán descritas en general y posteriormente se le dará atención especial al uso de las funciones en un proceso de control automático.

El control automático incluirá una descripción aproximada para la creación de una receta, el manejo de una receta en el proceso de producción así como la documentación de un lote.

Las instrucciones de operación del controlador para ambas la computadora de operación así como la computadora maestra deberán estar inmediatamente disponibles como referencias cuando se esté trabajando a través de este programa de entrenamiento.

Al final de éste programa de entrenamiento los participantes de éste deberán confirmar su participación con sus firmas.

2 Visión de conjunto de las principales funciones de la máquina.

Los siguientes grupos de funciones principales están disponibles en ésta máquina:

• Agitador

• Homogeneizador

• Presión

• Temperatura

Grupos de funciones adicionales están también están disponibles pero son dependientes del concepto de control del sistema. Éstos grupos de funciones adicionales serán tratados separadamente más adelante.

2.1 Homogeneizador

Debido a la forma dentada del homogeneizador, éste posee los siguientes modos de operación con características de operación fundamentalmente diferentes :

• Rotación derecha (Homogeneizado):

Gran efecto de corte, rendimiento mínimo; utilizado, por ejemplo, para producir emulsiones.

• Rotación izquierda (Bombeo):

Mínimo efecto de corte, alto rendimiento.

Utilizado, por ejemplo, para dispersar o suspender o siempre después cuando la fuerza de corte no es requerida; utilizada también para limpiar la mezcladora.

El modo “Mezclador” (K101 CERRADO) es usado, por ejemplo, para procesar esencialmente productos líquidos. Éste modo puede ser usado siempre y cuando el movimiento de onda sea visible en la superficie del producto.

El modo “Circulación” (K101, K102 ABIERTO) es usado para productos con viscosidad media a alta. Esto es ventajoso cuando el modo “En mezcla” no puede producir suficiente acción de mezclado para el contenido entero de la mezcladora.

2.2 Temperatura

La regulación de temperatura es afectada por introducir un punto de ajuste (Set Point) y después empezar la función. Los elementos reguladores del sistema cambian la temperatura autónomamente sin exceder el punto de ajuste (cuando está calentando) o caer por debajo del punto de partida (cuando está enfriando). La conmutación automática de calentar a enfriar y viceversa no se hace normalmente.

Ejemplo: La función se establece para calentar y ya ha alcanzado su punto de ajuste. El proceso de homogeneización por sí mismo crea calor adicional en el producto y la temperatura incrementa. Aquí la regulación de temperatura debe ser cambiada manualmente a enfriado con un punto de ajuste apropiado.

2.3 Presión

El sistema es de presión y vacío apretado. Se cierra herméticamente por medio de un pasador de seguridad inmediata. Un retén de seguridad previene que la tapa se abra cuando el recipiente se encuentra bajo presión o vacío. El desbloqueo manual del retén de seguridad resulta en una liberación de presión a la atmósfera del ambiente. Sólo después de que el recipiente ha alcanzado una condición atmosférica normal aproximada se podrá liberar el pasador de seguridad para así poder abrir la tapa de la mezcladora.

2.4 Trabajo bajo vacío

Se dice entonces que un producto está libre de aire cuando el vació ha sido elaborado hasta el punto de ebullición pero el producto no hierve. Por supuesto que el punto de ebullición depende de la temperatura.

Existen dos maneras de hacer al producto tan libre de aire como sea posible:

• Básicamente trabajar bajo vacío máximo. Sin embargo, esto también significa que todos los pasos del proceso, tales como añadir materiales crudos, el homogeneizado, calentado/enfriado, deberán ser llevados a cabo bajo vacío máximo. La experiencia previa ha demostrado que esto no siempre es posible.

• Llevar a cabo los pasos de proceso de alcance líquido bajo presión atmosférica ambiental. Incluso en la introducción de grasas y agua así como en la formación de emulsiones (homogeneizado) aún puede realizarse bajo presión ambiental puesto qué las emulsiones a altas temperaturas aún son líquidas y el aire en ellas es relativamente fácil de remover posteriormente. Una vez que el producto ha sido evacuado (vacío total) el vacío puede ser mantenido durante el proceso de enfriado. Incluso para procedimientos de homogeneizado subsecuentes pueden ser llevados a cabo bajo vacío total si es que la viscosidad del producto lo permite. Sin embargo, el rendimiento de la línea de circulación debe ser tomado en consideración. Si el rendimiento no se encuentra ajustado a vacío máximo, entonces el nivel de vacío debe de reducirse. Si el procesado (homogeneizado) a vacío máximo no es posible entonces la homogeneización deberá ser llevada a cabo fundamentalmente a presión ambiental y después subsecuentemente evacuada nuevamente para remover el aire.

EXPLICACIÓN: La posible diferencia de presión más grande entre la presión del aire en las burbujas de aire y el vacío máximo posible es necesaria para hacer la evacuación de aire del producto más fácilmente. Por supuesto que ésta diferencia de presión es más grande para burbujas de aire atrapadas durante la homogeneización que tuvo lugar bajo presión ambiental opuestamente a las burbujas atrapadas durante la homogeneización bajo vacío.

Si las etapas particulares preliminares del producto son difíciles de evacuar, entonces una evacuación interina puede ser seguramente realizada.

Si sustancias volátiles como perfumes, aceites etéreos o sustancias similares se encuentran en el producto, la elaboración del vacío debe ser llevada a cabo más cuidadosamente para que estas sustancias no sean removidas también.

Sin embargo, uno debe ser capaz de diferenciar entre vacío aplicado (la válvula de vacío está cerrada pero la bomba de vaciado no está trabajando) y vacío elaborado (la válvula de vacío está abierta y la bomba de vaciado está trabajando).

En el primer caso los vapores no pueden escapar, en el segundo caso seguramente podrán hacerlo.

Esto significa que perfumes o aceites etéreos pueden ser de hecho añadidos y mezclados bajo condiciones de vacío aplicadas.

2.5 Transferencia de vacío

2.5.1 Aspiración de líquidos

Prerrequisito: Vacío suficientemente alto en la mezcladora (vacío aplicado -0.4 a -0.7 bar).

Abrir la toma de succión. Finalmente se debe abrir la válvula para la atmósfera ambiente.

Después de que se finaliza la succión de admisión, las válvulas deberán ser cerradas en orden de reversa. (Ej. Primero la válvula de atmósfera ambiental):

Dependiendo de la naturaleza del líquido, el agitador puede ser puesto en marcha a velocidad media con la rotación a mano derecha y el homogeneizador puede ser operado como sea requerido.

2.5.2 Aspiración de polvos a través de la línea de recirculación

Prerrequisito: Un flujo de aire suficientemente grande debe ser succionado junto con el polvo para permitir que el éste fluya.

• Con un vacío mínimo en la mezcladora:

• Encender la bomba de vacío (Elaboración del vacío)

• Abrir el control de mezcla en la línea de vacío (K913).

• Un pequeño nivel de vacío (entre -0.2 a -0.4 bar, dependiendo de la naturaleza del polvo) deberá ser ajustada a la válvula del exceso de líquido (V913). A pesar operar la bomba de vacío continuamente, el nivel del vacío permanecerá a un nivel bajo constante.

• El agitador a velocidad media en rotación a mano derecha.

• Homogeneizador a velocidad media (de 12 a 18 m/s) en rotación de bombeo en dirección sobre la línea de circulación

• Iniciar el proceso de succión de admisión.

• Después de terminado el proceso de succión la velocidad del homogeneizador puede ser incrementada para mezclar el polvo durante un cierto tiempo.

2.6 Derretimiento de grasa

Grasas y ceras pueden ser derretidas en ambos el recipiente de premezclado o en el mezclador.

2.6.1 Derretimiento de grasa en el mezclador

Trozos de cera o perdigones de cera pueden ser introducidos directamente dentro del mezclador.

Prerrequisitos: Homogeneizado a baja velocidad con rotación a mano izquierda en el mezclador. Encender el calentador de acuerdo a la cantidad de grasa, quizás sólo para el área del fondo (particularmente con calefacción a vapor).

3 Especialidades de funciones en sistemas de control automáticos

Para poder lograr una habilidad de rastreo completa sobre los eventos de producción en curso, todas las posibles acciones (Ej. Succión de admisión, un tipo particular de regulación de presión, y opciones específicas de mezclado y homogeneizado) deberán ser implementadas como funciones que podrán ser ejecutadas por un controlador. Únicamente de éste manera se podrá hacer una entrada para una función respectiva dentro del reporte de lote de tal manera que posteriormente será evidente si el operador usó esta operación o no.

3.1 Funciones de control de presión

El texto de abajo explica brevemente la implementación de las funciones de control de la presión y sus parámetros respectivos.

Control de presión activa:

El control de presión activa causa que la presión incremente hasta un punto de ajuste, entonces la función se detiene pero permanece activa. Si el valor real debe cambiar lo suficiente para salirse de la tolerancia, la función automáticamente regresa la presión a su punto de ajuste.

Prueba de presión:

Esta prueba causa que la presión incremente hasta un punto de ajuste. Esta función prueba si el punto de ajuste se puede mantener dentro de la tolerancia por una cantidad de tiempo prestablecida. (Independientemente que el sistema sea hermético o no). Si la presión no cae por debajo de la tolerancia se ha pasado la prueba.

Desinflado manual:

Esta función causa que la presión sea llevada empujada continuamente hasta que la función se interrumpe por el operador manualmente (Ej. Cuando la espuma se eleva muy alto durante la evacuación.

Vacío reducido:

Esta función hace que la bomba de vacío trabaje continuamente. Sin embargo aire del exterior será empujado a través de la línea de vacío por medio de un bypass ajustable para obtener un nivel constante de vacío en el recipiente que ha sido conmensurado con el ajuste de la válvula de bypass.

Vacío permanente:

Esta función causa que la bomba de vacío opere continuamente hasta que se apague nuevamente (La función detener “stop”).

La bomba de vacío siempre empieza al inicio de una bomba de vacío. Sin embargo la válvula de vacío hacia el recipiente sólo se abre después de un tiempo de retardo. Esta técnica asegura que siempre habrá vacío inicial en la línea de vacío misma para que así el reflujo residual de aire/gas no entre dentro del recipiente de la línea.

3.1.1 Parámetros para funciones de control de presión

Los siguientes parámetros están disponibles para varias funciones de control de presión y éstas pueden ser cambiadas si privilegios apropiados de usuario están siendo efectuados.

Tolerancia:

La tolerancia es la diferencia permisible entre la presión real y el punto de ajuste. Más allá de esta diferencia de presión el sistema regulara nuevamente hasta el punto de ajuste.

Durante la función “ventilar a la atmósfera” esta diferencia de presión será tratada como un umbral después del cual la válvula a la atmósfera será abierta.

Tiempo de monitoreo:

Define el tiempo en el cual la presión debe cambiar por lo menos 5 mbar como significado de haber detectado la funcionalidad del control de presión después de que ha sido iniciada.

Control de tolerancia:

La tolerancia de control describe la diferencia permisible entre la presión actual y el punto de ajuste. El punto de ajuste presión/vacío debe ser alcanzado dentro de esta diferencia de presión.

Para la función “ventilar a la atmósfera” el control de la tolerancia determina el punto de desconexión para vacío o presión

Tiempo de control:

El tiempo de control describe el periodo en el cual el punto de ajuste debe ser alcanzado. El valor “0” significa que no hay monitoreo.

Tiempo de retraso para el inicio de monitoreo de la prueba de presión

Este es la cantidad de tiempo asignado para el retraso de la prueba tal que la presión en el recipiente pueda ser reunida o ecualizada.

Tiempo de ejecución:

El tiempo de ejecución describe el tiempo de cuánto tiempo se está ejecutando una función (Ej. A vacío permanente). “0” quiere decir que la función se ejecuta siempre y cuando se apague nuevamente.

3.2 Funciones de control de temperatura

El texto de abajo explica brevemente la implementación de las funciones de control de temperatura y sus respectivos parámetros. Los diferentes tipos de control de temperatura pueden ser comprendidos de una mejor manera basándose en diagramas gráficos.

Calentado o enfriado del producto:

La regulación de la temperatura de un producto se ve afectada por la introducción de un punto de ajuste para la temperatura del producto y después iniciar la función. Los elementos de regulación del sistema cambian la autonomía de la temperatura sin exceder el punto de ajuste (en el calentado) o ir por debajo del punto de ajuste (en el enfriado).

Calentado o enfriado de la cubierta.

La regulación de la temperatura de la cubierta es afectada por la introducción de un punto de ajuste para la temperatura de la cubierta y después iniciar la función. Los elementos de regulación de la temperatura cambian la temperatura autónomamente sin exceder el punto de ajuste (en el calentado) o ir por debajo del punto de ajuste (en el enfriado). La temperatura del producto automáticamente sigue a la temperatura de la cubierta.

Un tiempo de rampa puede ser especificado como parámetro para que el calentado y el enfriado puedan ser logrados de manera apacible.

Un parámetro también puede ser establecido para limitar la temperatura de la cubierta. Esta limitación es impuesta en conjunto con el valor de ajuste del producto.

Los siguientes parámetros están disponibles para distintas funciones de control de temperatura y éstos pueden ser cambiados si privilegios apropiados de usuarios están siendo efectuados.

Tolerancia de temperatura:

Esta tolerancia la diferencia de temperatura permisible al el punto de ajuste con el cual el punto de ajuste debe ser alcanzado.

Tolerancia de temperatura alcanzada:

Esta tolerancia es la diferencia de temperatura permisible al punto de ajuste dentro del cual se generará el mensaje “Tolerancia de temperatura alcanzada”.

Monitoreo de cambio de temperatura:

Define el tiempo en el cual la temperatura debe cambiar por lo menos 0.5°C como significado de haber detectado la funcionalidad del control de la temperatura después de que se ha iniciado. El valor “0” significa que no hay monitoreo.

Parámetro de control de temperatura:

Los parámetros de control de temperatura Kp, TI, TV, T1 pueden ser adaptados para cumplir con los requerimientos. Sin embargo, uno debe de estar familiarizado con los efectos causados por tal cambio en los elementos de regulación. Una explicación de estos parámetros individuales excedería el alcance de éste programa de entrenamiento. Si se requieren cambios, el coeficiente de proporcionalidad (el valor Kp) seguramente necesitará un ajuste. Los efectos del cambio de éste parámetro pueden ser observados más fácilmente. Si el valor de Kp se incrementa, la regulación reaccionará más rápido pero será también menos precisa y albergará el peligro de excursiones. Si el valor de Kp decrece, la regulación reaccionará más despacio y más precisamente pero existe el riesgo de que el punto de ajuste pueda no ser alcanzado (por consiguiente previniendo que sea generado el mensaje de estado “Tolerancia de temperatura alcanzada”).

3.3 Funciones de válvulas

Existen funciones de válvulas disponibles para todas las eventualidades concebibles con respecto al mezclado de material crudo, toma de muestras y vaciado.

No todas estas funciones pueden ser cubiertas individualmente dentro del alcance de este programa de entrenamiento, en cambio, sólo los principios fundamentales serán explicados.

Funciones de transferencia de vacío:

Funciones de transferencia de vacío para adiciones de material cruda siempre están interconectados con el control de presión. El control de presión debe ser activado antes de que la respectiva válvula de admisión pueda ser abierta automáticamente; también, un mínimo de vacío debe estar presente en el recipiente (tal como lo especificado por un parámetro ajustable). Si una válvula manual debe ser abierta para la admisión, se requerirá que el operador efectúe la acción manual. Para poder llevar a cabo la admisión de polvo, el homogeneizador también debe de estar bombeando material a través de la línea de circulación. Si los niveles de vacío caen por debajo del vacío mínimo requerido durante un proceso de admisión el proceso de admisión será interrumpido hasta que se alcance un vacío adecuado nuevamente.

Si los prerrequisitos para la inicialización de la función no están completos, un mensaje de estado apropiado será generado. Ya que el sistema no puede detectar cuando se ha terminado de mezclar material crudo, la función debe ser concluida por el operador.

Funciones de descarga:

Las funciones de descarga también están interconectadas con el control presión. El control de presión activo debe de ser de por lo menos 0.0 bar para poder vaciar el recipiente. La presión excesiva también es posible ya que se está ventilando a la atmósfera. Avisos apropiados serán emitidos si se tienen que ajustar acoplamientos para descargar codos o si se deben abrir válvulas manuales. La función de descarga también debe ser finalizada por el operador.

3.4 Variantes de Operación

Las variantes de operación ofrecerán una posibilidad de que el cliente pueda influir en el proceso de una operación programada de corrección. Esta posibilidad es la de desactivar pasos aislados o cambiar el parámetro principal del paso. (Tiempos de ejecución de rutas básicas, temperaturas de funciones de calentado/enfriado, la velocidad de las funciones de agitación. Con éstas casi 8 variantes que se pueden crear desde una sola versión.

3.5 Reporte de lote

Un reporte de lote se produce para cada lote automático o manual. Para lotes manuales este reporte consiste en cada mensaje operacional, de estado y de error que ocurrieron así como una gráfica de tendencia de los valores registrados de medición analógica. El reporte será transferido a la computadora principal después de que el lote sea terminado, una vez ahí será almacenado en una Base de datos. El reporte del lote puede ser revisado y se puede imprimir cuando sea necesario.

3.6 Valor medido y administración de eventos

El valor medido y la administración de eventos permiten que todos los valores medidos y los eventos almacenados en la base de datos puedan ser revisados. Estos valores son independientes de los reportes de lotes. Ciertos rangos de la base de datos pueden ser seleccionados para revisión por medio de la configuración de un filtro para el intervalo de tiempo (fecha/hora). Para revisar los mensajes actuales en cualquier momento dado se debe hacer click en el campo de “actualizar” (ícono con flechas arregladas en un círculo. También puede ser necesario fijar una hora de finalización en el reloj de tiempo actual (click en el ícono del reloj).

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