RESUMEN
El proyecto "Diseño de un Sistema de Gestión de Procesos para el Área de Embotellado de Cervecería Nacional C.N. Planta Quito" tiene como objetivo principal almacenar la información generada en el Área, administrarla y mostrarla al personal de operaciones, técnicos e ingenieros de Planta de una forma eficiente, de esta manera, se controla en tiempo real las variables más importantes y se establecen planes de mejora continuos dentro del proceso.
En el Área de Embotellado existe información que es recolectada de forma automática desde las PLCs, como son: tiempos perdidos (Down Times), producción y velocidades de las máquinas; mientras que los datos como pruebas de calidad (IQMs) e inventarios son ingresados por los operadores, de esta forma, se desarrolla una aplicación Web para que los formularios de ingreso de datos y reportes sean mostrados en una aplicación conjunta.
Existe en el Área una red Ethernet, que conecta a varios PLCs a través del protocolo TCP/IP, adicionalmente se ha instalado cuatro estaciones ubicadas en puntos donde el operador puede ingresar los datos, sin descuidar el funcionamiento de la máquina a su cargo.
Toda la información recolectada a través de los PLCs se almacena en un servidor de base de datos, utilizando el programa InSQL Server de Wonderware.
El ingreso de datos por parte de los operadores y los reportes, se los ha realiza a través de páginas Web, desarrolladas en Visual Studio 2005 y administradas por Internet Information Server (IIS), en un Servidor Web.
El servidor Web controla el acceso de los usuarios y se conecta de forma segura con el servidor de base de datos para proceder al ingreso o recuperación de los datos requeridos por los usuarios, de esta forma se garantiza la seguridad de los datos.
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La información debe estar disponible no solo para los operadores y supervisores a través de la red Ethernet, además es necesario que los ingenieros de Planta y el personal de mantenimiento tengan un acceso a los reportes desde sus propios computadores conectados a la red administrativa, es así como el servidor Web proporciona el acceso a los usuarios autorizados, mediante dos tarjetas de red instaladas en el equipo.
También se desarrolla HMIs a través de Intouch para la supervisión continua del Proceso de Embotellado. Las Interfaces están disponibles en las estaciones dentro del Área, permitiendo a los operadores y supervisores llevar un control sobre el estado de la línea de producción.
Con los resultados obtenidos en el proyecto y en especial, el detalle histórico de las paradas de cada máquina y de la línea, se han realizado acciones para disminuir los tiempos de recuperación en cada parada y eliminar las causas de dichas problemas.
Otro de los resultados obtenidos es un seguimiento continuo de los procesos dentro del Área de Embotellado y los efectos que causa algún cambio sobre cada proceso, al igual que en el funcionamiento de la línea.
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PRESENTACIÓN
En la actualidad las Empresas se enfrentan a un mundo globalizado, donde compiten por mantenerse dentro del mercado cada vez más exigente. Estos nuevos retos se traducen en la necesidad de incrementar la producción, mejorar la calidad de los productos, disminuir costos de producción, controlar los inventarios de materia prima, optimizar el recurso humano, etc.
Una de las estrategias que utilizan las Empresas para obtener los mejores resultados es un manejo adecuado de la información que se recoge de los procesos de producción, con esta información se puede plantear estrategias de mantenimiento, control en tiempo real de las variables críticas de los procesos de producción y planes de mejora.
En este proyecto desarrollado en Cervecería Nacional C.N. Planta Quito, se integra elementos de control (PLC), Redes Industriales y Administrativa, Bases de Datos y Aplicaciones Web, con el objetivo de almacenar la información proveniente del proceso de embotellado y mostrarla de una forma adecuada al personal técnico, de operaciones y administrativo.
Con los resultados obtenidos con este proyecto se desarrollan mejoras en la línea de producción, seguimiento en los puntos críticos del proceso y lo más importante, un empoderamiento
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1 de los operadores en el funcionamiento de cada máquina. Confianza con responsabilidad
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CAPÍTULO I
DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE ELABORACIÓN DE LA CERVEZA Y EMBOTELLADO
1. PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA CERVEZA
En el proceso de elaboración de Cerveza se requiere principalmente de malta, adjuntos cerveceros, lúpulo, levadura y agua; los cuales son sometidos a un estricto control de calidad antes de pasar a los procesos que darán como resultado un producto de excelentes características.
A través de la concentración y proporción de las materias primas se obtienen las diferentes marcas de cerveza que Cervecería Nacional C.N. Planta Quito ofrece en el mercado; como son: Pilsener, Dorada y Clausen.
El proceso de elaboración de cerveza se lo puede agrupar en subprocesos de Cocimiento, Filtración y Embotellado.
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FIGURA 1.1 Proceso de Cocimiento
1.1 COCIMIENTO
La malta y los adjuntos cerveceros provenientes de silos se mezclan y se muelen antes de pasar a la Maceración.
En la olla de Maceración y a una temperatura elevada las encimas de la malta se transforman en azúcares fermentables. La mezcla resultante es filtrada para separar el líquido azucarado llamado Mosto y los subproductos como el Afrecho.
En la cocción, la temperatura del mosto es elevada a 90 ºC y se la mantiene así durante una hora y media aproximadamente, el objetivo de la cocción es que el mosto se estabilice químicamente.
Adicionalmente es agregado el lúpulo que le dará a la cerveza el amargo característico.
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1.2 FILTRACIÓN
FIGURA 1.2 Proceso de Filtración
El mosto proveniente del cocimiento es colocado en tanques de sedimentación para separar los residuos insolubles. Posteriormente se lo somete a un proceso de enfriamiento a una temperatura de 8 a 12 ºC.
Para la fermentación se le agrega levadura, con esto los azucares que contienen el mosto se transforman en alcohol y gas carbónico, la fermentación dura 7 días, trascurrido este tiempo se recoge la levadura y se inicia el proceso de maduración durante 14 días.
Al terminar la maduración el mosto se ha transformado en cerveza y es sometida a una cuidadosa filtración para obtener bebida libre de impurezas.
Finalmente la cerveza es almacenada en tanques antes de ser envasada.
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1.3 EMBOTELLADO
La etapa de embotellado es una de las más importantes dentro de proceso de elaboración de Cerveza, es aquí donde la cerveza proveniente de filtración es envasada en botellas de vidrio retornables cumpliendo las normas de calidad, volumen y presentación.
El siguiente diagrama permite explicar el proceso de embotellado.
SINO
SINO NOSI
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DesencajonadoraLavadora de BotellasInspector de Botellas VacíasLlenadorasPasteurizadorEtiquetadoraInspector de Botellas LlenasEncajonadoraInspector de CajasInspector de PaletasLavadora de CajasBotellalimpia ?Nivel de llenado ?Jabas completas ?Reposición ManualBodega de DespachoDespaletizadora
FIGURA 1.3 Proceso de Embotellado
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A continuación se explica cada una de las fases dentro del proceso de Embotellado.
1.3.1 MÁQUINAS
Cada máquina realiza una tarea específica, solo en las fases de inspección, llenado y etiquetado se emplean dos máquinas, esto se debe a que las botellas o jabas deben estar alineadas antes de pasar por estas etapas.
Cada máquina posee un sistema de control en el cual se encuentra la información de las variables que intervienen en su desempeño y eficiencia.
1.3.1.1 DESPALETIZADOR
Desde la Bodega de Despacho y con la ayuda de varios montacargas las paletas son depositadas en el transportador de paletas. La despaletizadora separa las paletas y las jabas con botellas vacías y las ubica en la mesa de carga.
Para realizar esta tarea la despaletizadora posee en su cabezal un conjunto de sensores, pistones y ganchos con los cuales sujetan las cajas de cada fila.
1.3.1.2 DESENCAJONADORA
La desencajonadora tiene la finalidad de extraer las botellas que se encuentran dentro de las jabas y ubicarlas en el transportador de botellas. En el cabezal de la desencajonadora existe un sistema neumático y un conjunto de chupones los cuales sujetan a las botellas como efecto de una presión de vacío.
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1.3.1.3 LAVADORA DE BOTELLAS
En la lavadora de botellas se desprender todas las impurezas y las etiquetas de la botella, para esto se utiliza una solución de agua y soda a una temperatura de 70 oC aproximadamente. Además posee un conjunto de bombas y duchas que remueven los objetos extraños incrustados en el interior y exterior de la botella.
1.3.1.4 INSPECTOR DE BOTELLAS VACÍAS
El inspector está concebido para la inspección y reconocimiento, sin contacto con la botella, de los defectos de contaminación, bocas y roscas rotas, contaminación en las paredes interiores y exteriores así como objetos extraños y restos de soluciones de lavado.
La determinación del estado de la botella se la realiza a través de una digitalización de imágenes, un procesamiento de las mismas y una comparación con valores de referencia, que determinan si la botella está en buenas o malas condiciones.
1.3.1.5 LLENADORAS
En cada botella que entra a la llenadora se retira el aire contenido en su interior a través de una bomba de vacío, luego se crea una presión con CO2 igual a la presión que posee la cerveza, creando así un colchón para que la cerveza ingrese a la botella por gravedad.
Finalmente las botellas llenas pasan por un chorro de agua a alta presión, a fin de desplazar el oxigeno que puede quedar el cada botella envasada.
Una vez llenas las botellas pasan a la tapadora donde son selladas.
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1.3.1.6 PASTEURIZADOR
El objetivo del pasteurizador es inhibir o eliminar algunos microorganismos a altas temperaturas sin alterar las propiedades de la cerveza. Para este proceso las botellas que llegan de las llenadoras son rociadas con agua precalentada en intercambiadores de calor.
Para que el choque térmico no dañe el envase o el producto, la temperatura va aumentando conforme la botella llega a la zona denominada pasteurización y de aquí, desciende gradualmente hasta llegar a la temperatura de salida.
1.3.1.7 ETIQUETADORA
Cada botella es etiquetada y fechada de acuerdo a la marca del producto, se utiliza goma con ciertas características como adhesivo de las etiquetas. En este proceso la presentación y el aspecto de la botella es un factor muy importante a ser tomado.
1.3.1.8 INSPECTOR DE BOTELLAS LLENAS
Los Inspector de botellas llenas verifican que el volumen sea correcto y que las botellas se encuentren tapadas, aquellas que poseen fallas son rechazadas y sacadas de la línea de producción automáticamente.
1.3.1.9 ENCAJONADORA
Las botellas etiquetadas, fechadas e inspeccionadas son transportadas hacia la mesa de carga de la encajonadora, en donde son introducidas en las cajas plásticas previamente lavadas.
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1.3.1.10 INSPECTOR DE CAJAS LLENAS
El Inspector de cajas verifica que se encuentren completamente llenas y no existan defectos en la caja.
1.3.1.11 PALETIZADOR
Esta es la última fase de las botellas, jaba y paletas, la paletizadora vuelve a agrupar en una paleta 72 jabas con botellas llenas y son conducidas a los montacargas de la bodega de despacho.
1.3.1.12 LAVADORA DE CAJAS
Las jabas también son sometidas a un proceso de lavado con agua y soda, además de retirar todos los objetos extraños antes de pasar a la encajonadora.
1.3.1.13 INSPECTOR DE PALETAS
El Inspector de paletas utiliza varios sensores capacitivos para determinar el buen estado de las paletas, en el caso de encontrarse alguna falla, la paleta es retirada.
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1.3.2 TRANSPORTADORES
Los Transportadores, además de enlazar las máquinas y controlar el abastecimiento de botellas, cajas o paletas a cada máquina, se lo puede considerar como un almacén temporal, evitando que la línea se detenga debido a paradas de corto tiempo.
1.3.2.1 TRANSPORTADOR DE BOTELLAS
Los transportadores llevan las botellas desde la salida de una máquina a la entrada de la siguiente, para esto se cuenta con moto reductores que accionan bloques de transportadores con cadenas.
El transportador cuenta con sensores que indican la acumulación de botellas en cada tramo, la combinación de estas señales son procesadas en el PLC y éste determina la velocidad de cada moto reductor.
1.3.2.2 TRANSPORTADOR DE CAJAS
Las cajas, de igual forma que las botellas, son transportadas por un conjunto de moto reductores y cadenas, este transportador no posee una trayectoria muy grande como para considerase como un almacén de cajas.
1.3.2.3 TRANSPORTADOR DE PALETAS
El transportador de paletas conecta a la despaletizadora y la paletizadora, por su ubicación es el más corto de los transportadores. En este Transportador existe un almacén provisional de 10 paletas además de un almacén para las paletas que se encuentre en mal estado.
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Todo el conjunto de máquinas antes mencionadas funcionan de una forma sincronizada, a esta forma de producción se la denomina producción en Línea y en su gráfica característica se determinan las velocidades de cada máquina; así como también las máquinas criticas, los "cuellos de botellas" y eficiencias mecánicas. Un análisis más minucioso del funcionamiento de la línea de embotellado será desarrollado en los siguientes capítulos.
This entry was posted on miércoles, junio 23rd, 2010 at 4:27 am and is filed under Uncategorized. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0 feed.
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