INSTRUMENTACIÓN UTILIZADA EN LA ELABORACION DE QUESO EN UNA INDUSTRIA LACTEA Universidad de San Carlos de Guatemala Saira Yoc, Brian López, William Osorio, Yeffri Menéndez, Renato Coronado Instrumentación Mecánica Ing. Jorge Cifuentes
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Resumen La industria láctea es un sector de la industria que tiene como materia prima la leche procedente de animales (por regla general vacas. Esta es uno de los alimentos más básicos de la humanidad. Uno de los sub-productos principales de la industria láctea es el queso.Para producir quesos de buena calidad es de vital importancia tratar la leche a utilizar de una forma correcta. El queso se produce por coagulación de las proteínas de la leche, a partir de fermentos lácteos y/o cuajo. En cualquier proceso productivo es necesario el conocimiento de la correcta aplicación de los equipos para apoyar al usuario en la medición, regulación, transformación, etc., de una variable deseada. La instrumentación industrial tiene por fin medir variables así como seleccionar y calibrar instrumentos. Los instrumentos de control pueden clasificarse según su función y la variable del proceso a medir. Los instrumentos industriales se componen de las siguientes partes: elemento primario, transmisor, controlador y elemento final de control.
Abstract The dairy industry is an industry whose raw milk from animals (usually cows). This is one of the staples of humanity. A major by-products of the dairy industry is the cheese .To produce a good quality cheese is vital to use milk treated in a correct way. Cheese produced by the coagulation of milk protein, from milk enzymes and / or rennet. In any production process is necessary knowledge of the correct application of equipment to support the user in the measurement, control, transformation, etc., of a desired variable. Industrial instrumentation is intended to measure variables, select and calibrates instruments. The controls instruments can classify by function and process variable to measure. Instruments consist of the following parts: primary element, transmitter, controller and final control element.
INTRODUCCIÓN Cuando uno mira a su alrededor percibe que los instrumentos de medida están en todas partes. El más común es el reloj, pero en las calles abundan los termómetros y los salpicaderos de los coches están llenos de indicadores: velocidad, revoluciones, nivel de gasolina, etc. Denominaremos instrumentación al conjunto de instrumentos que hacen posible la medida de una variable física particular y, por extensión, también al conjunto de instrumentos de medida que permite seguir la evolución de un sistema físico, cualquiera que sea el número de variables físicas involucradas. Dentro de una industria, la instrumentación es el grupo de elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste. Un sistema de instrumentación es una estructura compleja que agrupa un conjunto de instrumentos, un dispositivo o sistema en el que se mide, unas conexiones entre estos elementos y por último, y no menos importante, unos programas que se encargan de automatizar el proceso y de garantizar la repetibilidad de las medidas. En el presente documento se presenta la instrumentación empleada dentro de una empresa que se dedica a la producción y comercialización de lácteos. Se presentan tanto su diagrama de instrumentación y control como una breve descripción de cada uno de los procesos por los que pasa
la leche para ser procesada, distribuida y vendida al consumidor final.
OBJETIVOS General: Conocer los diferentes instrumentos utilizados en la elaboración de queso en una industria de lácteos. Específico: Dominar los diferentes conceptos relacionados con la instrumentación. Determinar el uso y función que se le da a cada instrumento utilizado en cada proceso para la elaboración de queso. Realizar diagramas de instrumentación y control que se utilizan en la Industria láctea.
INSTRUMENTACIÓN A continuación se describe la instrumentación y control que se usa en una industria láctea, para el proceso de elaboración del queso desde el momento en que se busca la materia prima (leche), hasta el producto final (queso): Vacuómetro Es un instrumento, normalmente mecánico, que mide el vacío (depresión) a que está sometido el aire en el interior de la instalación. Los vacuómetros son medidores de presión diferencial (vacío), es decir, de diferencia de presiones entre el interior y el exterior de la instalación. Los
vacuómetros utilizados en las instalaciones de ordeño miden siempre el vacío en kilo pascales y generalmente llevan una indicación del nivel de vacío recomendado y de cuándo el nivel de vacío pudiera ser peligroso.
manguito. Las partes básicas que tienen todos los pulsadores son:
Regulador El regulador es un dispositivo automático diseñado para mantener un nivel vacío constante en la instalación durante el ordeño. Como ya se ha visto en otro tema este dispositivo funciona mediante una masa o fuerza determinada conectada por una parte con el vacío interior y por otra con el aire exterior.
Pulsadores El pulsador es el dispositivo que alternativamente, según el ciclo de pulsación, dejar entrar aire o vacío en la cámara de pulsación para mover el
Conexión con las conducciones de aire de pulsación por las que se extrae el aire de la cámara de pulsación y se llega al nivel de vacío deseado en la fase de ordeño. Una válvula o corredera que se mueve mediante el vacío o corriente eléctrica. Conexión con el aire exterior para pasar éste a la cámara de pulsación en la fase de masaje. Conexión con el tubo largo de pulsación hacia la unidad de ordeño.
El funcionamiento del pulsador es muy sencillo como ya se visto en el trabajo anterior; hay una corredera que se mueve alternativamente conectando el tubo largo de vacío y la cámara de pulsación con el sistema de vacío o con el aire atmosférico, de tal manera que el aire que está en la cámara de pulsación está a la presión atmosférica (masaje) o bajo vacío (ordeño).
la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada.
Medidor de leche Es un dispositivo electrónico situado entre el juego de ordeño y la conducción de leche para medir la producción del animal. Estos dispositivos han sustituido a los depósitos medidores de leche y permiten una medida automática de la leche que se va ordeñando. También permiten tomar otras medidas como la conductividad de la leche, que se puede relacionar con una posible mamitis. Tienen el inconveniente de que pueden provocar caídas importantes en el vacío, lo que podría afectar al ordeño. Para que la medida sea exacta tienen que estar calibrados y muy limpios.
Termostato Un termostato es el componente de un sistema de control simple que abre o cierra un circuito eléctrico en función de la temperatura.
Indicador de caudal de leche Dispositivo montado generalmente en el tubo largo de leche que proporciona una indicación visual del caudal de leche. Indicador de fin de ordeño Dispositivo que proporciona una indicación visual y/o sonora del final del ordeño para que se pueda proceder a quitar el juego de ordeño. Válvula de control La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo de control instalado en
Electroválvulas Las electroválvulas o válvulas electromagnéticas son elementos mixtos que mediante una señal eléctrica exterior efectúan las funciones propias de las válvulas distribuidoras. El distribuidor
electro neumático es el elemento en el que un impulso eléctrico se transforma en una señal neumática.
2. Mantener las presiones adecuadas en la red de distribución. 3. Mantener almacenada cierta cantidad de agua para atender situaciones de emergencia tales como incendios e interrupciones por daños de tuberías de aducción o de estaciones de bombeo.
Termógrafo Es un termómetro acoplado a un dispositivo que registra la temperatura, gráfica o digitalmente, de manera continua o a determinados intervalos.
Bombas de Regulación Tanque de Regulación Los estanques de almacenamiento juegan un papel básico para el diseño del sistema de distribución de agua, tanto desde el punto de vista económico, así como por su importancia en el funcionamiento hidráulico del sistema y en el mantenimiento de un servicio eficiente. Un estanque de almacenamiento cumple tres propósitos fundamentales: 1. Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el día.
Cuando se trabaja con bombas de alta presión es necesario tener un control de dicha presión. Si en algún momento excede los límites, las bombas pueden sobresaturarse y provocar un accidente. Por el contrario, si no reciben la presión necesaria, no pueden bombear adecuadamente. Aquí es donde se utilizan las bombas reguladoras. Como su nombre lo indica, estas bombas se encargan de regular la presión que recibirán las bombas de manera que no haya ni exceso ni falta de presión.
Las válvulas reguladoras permiten variar la productividad de las bombas al manipular la presión desde el mínimo hasta el máximo nivel. Al mismo tiempo, las válvulas reguladoras actúan como mecanismo de seguridad, ya que no permiten que se exceda el nivel de presión que elige la persona que las está operando, con lo que se reduce el riesgo de accidentes. Tipos de válvulas reguladoras En general, las válvulas reguladoras se pueden clasificar en dos tipos:
Válvulas de regulación manual. Son operadas por palancas o tornillos que se accionan a través de la aplicación de fuerza de quien está operando. Válvulas de regulación neumáticas. A diferencia de las anteriores, este tipo de válvulas no utilizan la fuerza del operario, sino que cuentan con un cilindro hidráulico que se acciona con aire comprimido regulado.
Un condensador es un intercambiador térmico, en cual se pretende que el fluido que lo recorre cambie a fase líquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor (cesión de calor al exterior, que se pierde sin posibilidad de aprovechamiento) con otro medio. Intercambiador de placas Consiste en un bastidor con placas recambiables y juntas de estanqueidad de caucho, sin elementos de soldadura. Las placas están preformadas de acuerdo a un diseño de corrugación que facilita el intercambio térmico entre los fluidos primario y secundario.
Desnatadora Máquina que sirve para quitar la nata a la leche o a otros líquidos.
Condensador de Caudal
problema para el PD 340, debido a su construcción única
Válvula de presión constante Válvulas de la serie STERIFLOW muy utilizadas para by-pass de bombas manteniendo presión constante en la línea de impulsión, así como la reducción de presión a la entrada de equipos. Mantienen las mismas características y aplicaciones que las válvulas de control, fabricándose desde 1/2″ a 3″ y con numerosos rangos de presión a mantener aguas abajo y arriba de las mismas.
Transmisor de densidad Es un instrumento de medida simple que se emplea en la comprobación de la densidad de la leche; su escala se gradúa en cien partes.
Válvula de regulación
Transmisor de caudal La industria alimentaria es muy común que el mismo medidor de flujo se utiliza para medir una serie de diferentes líquidos, que suelen tener grandes variaciones en la viscosidad. A diferencia de muchos otros transmisores de caudal, esto es ningún
Es perfecta para el control de flujo continuo. Para asegurar funcionamiento excelente, se cabe con el actuador del diafragma y se coloca. La válvula se puede poner a diversas aplicaciones industriales, especialmente para los usos higiénicos con los valores flexibles de Kvs. Dependiendo de la naturaleza del uso, las válvulas vienen con la membrana de PTFE, el bramido del acero inoxidable o la barrera del vapor. Una ventaja principal de la válvula es que es 3A aprobado.
en el contrario. Tiene la ventaja de un recorrido mínimo del disco u obturador a la posición de apertura total.
Válvulas de cierre La válvula N/M de cierre es una válvula neumática de simple asiento de diseño sanitario y flexible con una amplia gama de aplicaciones en la industria alimentaria, bebida, farmacéutica y química fina.
Homogeneizador Un homogeneizador es un elemento del equipamiento de laboratorio utilizado para la homogeneización de distintos tipos de materiales, tales como tejidos, plantas, alimentos, suelo, y muchos otros.
Válvula antirretorno Las válvulas antirretorno, también llamadas válvulas de retención, válvulas uniflujo o válvulas "check", tienen por objetivo cerrar por completo el paso de un fluido en circulación -bien sea gaseoso o líquido- en un sentido y dejar paso libre
Bomba de refuerzo La bomba de refuerzo es una bomba de capacidad baja a media, de alta presión, y
de varias etapas utilizada típicamente como parte de un sistema de agua más importante o principal.
Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC (programmable logic controller), es una computadora utilizada en la ingeniería automática automatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica en líneas de montaje o atracciones mecánicas.
Válvula de desvió La válvula de desvío es un elemento distribuidor para instalaciones de transporte neumático sea a presión o depresión. Es compuesta por un cuerpo de hierro fundido y por una válvula giratoria de hierro fundido comandada por un pistón. En el lado opuesto del pistón, hay un comando manual de la válvula accionable a través de una llave inglesa en caso de emergencia.
CONCLUSIONES En la elaboración de queso, se debe seguir una serie de procedimientos los cuales tienen gran variedad de instrumentos mecánicos los cuales realizan una serie de mediciones las cuales ayudan a que los procesos puedan darse bajo los estándares de calidad.
Controlador de procesos plc
En
este
proceso
productivo,
llegamos a manejar una gran
variedad de dispositivos como por
línea),
ejemplo, manómetros que miden la
http://www.monografias.com/trab
presión al succionar la leche de las
ajos11/valvus/valvus.shtml
vacas.
(Consultado el 25 de agosto de
Los
instrumentos
pueden
llegar
a
mecánicos medir
Disponible
en:
,
2014).
gran
variedad de fenómenos, como
Proceso de elaboración del queso,
presión, temperatura, caudal de
(En
flujo, densidad, volumen, entre
http://html.rincondelvago.com/pro
otros.
ceso-de-elaboracion-del-
en:
agosto de 2014).
mecánicos en el proceso lácteo,
que con estos nos damos una idea
Disponible
queso.html, (Consultado el 25 de
Los diagramas de instrumentos
son de gran importancia debido a
línea),
Instalaciones electro neumáticas, (En
de cómo se está controlando dicho
línea),
Disponible
en:
http://html.rincondelvago.com/inst
proceso.
alaciones-electroneumaticas.html,
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línea), en:
http://ben.upc.es/documents/eso/al iments/html/lacteo-4.html,
(Consultado el 26 de agosto de 2014).
ANEXOS Planta de Pasteurización
1. Depósito regulador. 2. Pasteurizador de la leche. 3. Depósito de retención. 4. Centrífuga desnatadora. 5. Válvula modulante. 6. Homogeneizador. 7. Densímetro. 8. Pasteurizador de la nata. 9. Panel de estandarización.
ESQUEMA DE SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA DE UN PASTEURIZADOR DE LECHE
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Tanque de regulación Bombas de Regulación Controlador de Caudal Intercambiador de placas Desnatadora Válvula de presión constante Transmisor de caudal Transmisor de densidad Válvula de regulación Válvula de cierre Válvula anti retorno Homogeneizador Bomba de refuerzo Tubo de mantenimiento Válvula de desvío de flujo Control de proceso PLC
