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http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68280| Título : | Migración del control analógico - Manual a un control digital - Semiautomático para la elaboración de botanas a base de maíz por proceso de extrusión |
| Autor : | Rodríguez Sotero, Marco Antonio Sánchez Rosado, Richard Michael, Director |
| Palabras clave : | Migración Control analógico Manual Control digital Semiautomático Elaboración de Botanas Base de maíz Proceso de extrusión |
| Fecha de publicación : | 2025 |
| Editorial : | ESPOL.FIEC |
| Citación : | Rodríguez Sotero M.A. (2025) Migración del control analógico - Manual a un control digital - Semiautomático para la elaboración de botanas a base de maíz por proceso de extrusión [ Proyecto Titulación] Escuela Superior Politécnica del Litoral |
| Resumen : | This project presents the migration from an analog–manual control system to a digital–semi-automatic control system for the production of corn-based fried snacks through an extrusion process. The modernization initiative arose from several issues identified in the original production system, including variations in ingredient dosing, long downtime caused by electrical failures, low repeatability in operating cycles, and a high volume of product rejected for not meeting established quality specifications. These problems not only increased production costs but also compromised the consistency and standardization required in the final product. To address these deficiencies, a new digital control architecture was designed and implemented using a PLC, an HMI, and variable-frequency drives, supported by a redesigned electrical panel and updated wiring diagrams. The system incorporated sensors, actuators, and calibrated measuring devices such as water and oil flowmeters and a flour weighing module. Programming was carried out according to international standards, including IEC 61131-3 for PLC programming and ISA 101 for HMI design, ensuring a structured, reliable, and user-friendly control platform. The digital system replicated the operation of the previous analog control while adding precision, stability, and enhanced monitoring capabilities. The implementation process involved equipment relocation, integration of mechanical and electrical updates, real-world operational testing, and training of production, maintenance, and quality personnel. Through iterative adjustments, the system successfully matched and stabilized the timing and sequences previously achieved under manual control. Alarm-based diagnostics and real-time visualization improved fault detection, operational safety, and process traceability. The results revealed significant improvements in production performance. Downtime was reduced by more than 95%, decreasing from interruptions of up to two hours to only a few minutes. Product rejection decreased by up to 85.7% per week due to improved process stability and more accurate ingredient dosing. Additionally, the digital IV system increased overall operational efficiency, optimized resource utilization, and provided a scalable automation foundation aligned with the ISA-95 automation pyramid for potential future expansions. In conclusion, transitioning to a digital–semi-automatic control system substantially enhanced the reliability, efficiency, and quality of the corn snack production process. The project not only resolved critical limitations of the analog system but also positioned the company to adopt more advanced and competitive automation technologies in the food manufacturing sector. |
| Descripción : | El presente proyecto tiene como objetivo la migración del sistema de control analógico–manual a un sistema de control digital–semiautomático para la elaboración de botanas fritas a base de maíz mediante proceso de extrusión. Esta modernización responde a la necesidad de atender diversas problemáticas detectadas durante el diagnóstico inicial del proceso productivo. Entre las más relevantes se identificaron la variabilidad en las cantidades de los ingredientes, los altos tiempos de paro ocasionados por fallas eléctricas, la baja repetitividad en los ciclos operativos y la elevada cantidad de producto rechazado por no cumplir con las especificaciones de calidad establecidas por la empresa. Estas condiciones, además de aumentar los costos de operación, afectaban de manera directa la estandarización del producto final. Para enfrentar estas deficiencias, se diseñó e implementó un sistema de control digital conformado por un PLC, una interfaz HMI y variadores de frecuencia, acompañado de la creación de un tablero eléctrico nuevo y un diagrama actualizado. Este diseño permitió integrar de manera eficiente sensores, dispositivos de medición, motores y actuadores, cumpliendo con los lineamientos establecidos en normas internacionales como IEC 61131-3 para la programación del controlador y ISA 101 para el diseño de interfaces hombre–máquina. Asimismo, se llevó a cabo la calibración de los flujómetros de agua y aceite, así como del módulo de pesaje de harina, con apoyo del departamento de metrología, asegurando una medición confiable de variables críticas para la consistencia del proceso. La estrategia de programación buscó replicar fielmente la secuencia del sistema analógico previo, pero con mejoras sustanciales en confiabilidad, precisión y supervisión. La implementación involucró la reubicación del equipo en una nueva nave industrial, ajustes mecánicos y eléctricos, pruebas en condiciones reales y la capacitación del personal de producción, mantenimiento y calidad. A través de esta etapa se realizaron ajustes necesarios para validar los tiempos del proceso, asegurar la correcta interacción entre dispositivos y garantizar que el sistema digital mantuviera la calidad del producto desde el arranque de cada ciclo. II Los resultados obtenidos demostraron una mejora significativa en la operación de la planta. Entre los beneficios más importantes se registró una reducción superior al 95% en los tiempos de paro, pasando de interrupciones prolongadas de hasta dos horas a tiempos mínimos que permitieron una continuidad operativa más eficiente. Asimismo, el producto rechazado disminuyó hasta en un 85.7% semanal gracias a la estabilidad del proceso y al control preciso de los ingredientes. El sistema también permitió mejorar la trazabilidad, facilitar el diagnóstico de fallas mediante alarmas y generar un entorno de operación más seguro y estandarizado. En conclusión, la migración al sistema digital–semiautomático representó un avance significativo en términos de eficiencia, calidad y confiabilidad del proceso de elaboración de botanas fritas. El proyecto no solo resolvió las limitaciones principales del sistema anterior, sino que también estableció una base sólida para la futura expansión del nivel de automatización, permitiendo que la empresa continúe avanzando hacia tecnologías más robustas, modernas y competitivas dentro del sector alimentario. |
| URI : | http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68280 |
| Aparece en las colecciones: | Tesis de Maestría en Automatización y Control |
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