k-patents seedmaster sm-3 para la el monitoreo multiparamétrico de

K-PATENTS SEEDMASTER SM-3
PARA EL MONITOREO MULTIPARAMÉTRICO DE
LA CRISTALIZACIÓN DEL AZÚCAR Y LA SIEMBRA
AUTOMÁTICA
SB: SM-3/2
Enero de 2016
CRISTALIZACIÓN
DE AZÚCAR
La sobresaturación se define como la cantidad de azúcar disuelto
dividido entre la cantidad de azúcar necesaria para la saturación
en la misma cantidad de agua a la misma temperatura. La
sobresaturación únicamente puede producirse si esta proporción
es mayor que 1,0 (saturación). La sobresaturación es una función
multivariable de los parámetros de la fase líquida (licor madre) y
debe calcularse teniéndolos todos en cuenta:
La cristalización es una parte muy importante de la fabricación de
azúcar y tiene un efecto muy importante en la calidad del producto,
el rendimiento y el coste de producción. El control moderno de la
cristalización debe basarse en la medición confiable en línea de
los parámetros críticos para el control del proceso mediante un
operador local (control manual) o por medio de un sistema de control
automático avanzado de los procesos.
SOBRESATURACIÓN
SOBRESATURACIÓN = f (C, P, T, m, b, c)
La sobresaturación es la fuerza impulsora de la cristalización. El
crecimiento de los cristales (velocidad de cristalización) depende
de este parámetro. Una sobresaturación elevada significa un
crecimiento más rápido de los cristales, y viceversa. También se ha
demostrado que una sobresaturación excesiva provoca una mala
calidad de los cristales y la formación de finos y conglomerados.
Estos deben fundirse, concentrarse, reciclarse y cristalizarse de
nuevo, lo cual se traduce en:
donde:
C: concentración de jarabe/licor madre (%)
P: pureza del jarabe/licor madre (%)
T: temperatura ºC
m, b, c: parámetros de calidad del jarabe/licor madre
• pérdida de tiempo y energía;
• disminución del rendimiento efectivo del azúcar producido, e
• incremento del uso de agua y el costo de producción.
Por lo tanto, para poder calcular la sobresaturación, la concentración
de licor madre debe medirse selectivamente en línea y sin
perturbación por los cristales y burbujas de vapor presentes en la
masa cocida.
Las ilustraciones de los cristales de azúcar siguientes muestran la
presencia de finos.
Los sensores convencionales utilizados en el control de la
cristalización para determinar, por ejemplo, la conductividad, la
consistencia, la densidad de la masa cocida o el contenido de sólidos
[nuclear o microondas, radio frecuencia (RF)] y la concentración
de licor (refractómetro) tan solo proporcionan datos sobre un
único parámetro de la masa cocida. Sin embargo, ninguno de
estos parámetros puede sustituir la sobresaturación en el control
avanzado. Además, la mayoría de estos sensores (excepto el
refractómetro) proporcionan datos indirectos y aproximados
correlacionados con el contenido de cristales. El control avanzado
de la cristalización del azúcar requiere una monitorización precisa
en línea y en tiempo real de la sobresaturación durante el proceso
completo de cristalización. Además de la sobresaturación, también
deben monitorizarse en tiempo real otros parámetros críticos de la
masa cocida.
Gran cantidad de finos
Parámetros de sobresaturación críticos para iniciar la
nucleación
SOBRESATURACIÓN
SUPERSATURACIÓN
Conglomerados
1,22
1,21
1,20
1,19
1,18
1,17
1,16
1,15
1,14
1,13
1,12
1,11
1,10
TEMP.:60 °C
TEMP.:65 °C
TEMP.:70 °C
TEMP.:75 °C
TEMP.:80 °C
74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100
PUREZA DEL JARABE/LICOR MADRE (%)
Fuente: M. Saska: Boiling point elevation of technical sugarcane
solutions and its use in automatic pan boiling.
International Sugar Journal 2002, VOL. 104, N.º: 1247
2
VISIÓN GENERAL
DEL FUNCIONAMIENTO
TRANSMISOR MULTIPARAMÉTRICO DE LA
CRISTALIZACIÓN Y DISPOSITIVO DE SIEMBRA
SeedMaster SM-3 es un exclusivo dispositivo de siembra y
transmisor de cristalización de tercera generación para el uso
con el refractómetro de proceso K-Patents. El SM-3 permite
una monitorización precisa en línea y en tiempo real de la
sobresaturación, el contenido de cristales durante todo el proceso
de cristalización, la implementación y el control de la siembra
manual o automática. El SM-3 tiene capacidad para conectar uno o
dos sensores del refractómetro de proceso K-Patents y calcular la
sobresaturación en uno o dos Tachos.
Salidas adicionales:
Si el(los) refractómetro(s) de proceso K-Patents o los transmisores
de densidad están conectados al SeedMaster SM-3, pueden
mostrarse como salidas los datos siguientes:
7. CONCENTRACIÓN DEL LICOR MADRE (%)
8. TEMPERATURA ºC/ºF
9. NIVEL DE MASA COCIDA (%, opcional)
Datos del producto:
Tamaño del cristal promedio (si se practica ensemillamiento
completo), contenido de los cristales por templa, rendimiento de
cristal y archivo histórico de las templas.
El SeedMaster SM-3 proporciona las tareas siguientes:
1. Captura de datos electrónica sobre los parámetros de la masa cocida.
2. Cálculo y transmisión en línea de los parámetros de la masa cocida
para el control avanzado de la cristalización del azúcar con sistema
de control.
3. Organización y almacenamiento del archivo de datos del historial
de procesos.
4. Comunicación avanzada con el sistema de control.
5. Siembra automática en los Tachos.
6. Sirve como interfaz de usuario para los operarios del sistema de
control y Tachos.
ENTRADAS DE SEEDMASTER SM-3
La sobresaturación se calcula en línea teniendo en cuenta todos los
parámetros de la función de sobresaturación. Por consiguiente, el uso
de las siguientes tres (3) entradas de datos en línea C, T y D o S es
obligatoria, mientras que el uso de los datos de laboratorio opcionales
L es altamente recomendable:
C:
T:
D:
S:
L:
concentración de jarabe/licor madre (%)
temperatura ºC/ºF
densidad de la masa cocida (kg/m3), o
contenido de sólidos de la masa cocida (%)
nivel de la masa cocida (%)
COMUNICACIÓN MODBUS
Los datos medidos y calculados, los parámetros y los datos
digitales (ON/OFF) se pueden transmitir en ambos sentidos entre
el SeedMaster SM-3 y una computadora o sistema de control. La
comunicación se basa en el protocolo de comunicación cliente/
servidor Modbus/TCP/IP entre los dispositivos de la red Ethernet
TCP/IP. El SeedMaster SM-3 funciona como el servidor, recibe
solicitudes y datos de dispositivos periféricos (por ejemplo, los demás
dispositivos de medición, es decir, clientes) y procesa la información
y envía sus resultados al sistema de control mediante MODBUS.
UNIDAD DE E/S SEEDMASTER SM-3
El SM-3 también puede equiparse con una unidad de E/S SM-3
opcional que gestione las entradas y salidas de corriente analógicas
estándar y las entradas y salidas digitales ON/OFF en caso de que
los datos de proceso de E/S no sean gestionados por el sistema de
control. La transmisión de datos entre el SM-3 y la unidad de E/S
SM-3 se basa en la comunicación digital.
Especificaciones de E/S del proceso:
Entradas analógicas:
Salidas analógicas:
Los datos de laboratorio de determinados parámetros del lícor madre
también son necesarios.
FUENTES DE SEÑALES DE ENTRADA DE DATOS EN LÍNEA:
Obligatorias:
C: concentración de jarabe/licor madre (%) Refractómetro de
proceso K-Patents
T: temperatura: Refractómetro de proceso K-Patents
Opcionales:
D: densidad de la masa cocida: transmisor de densidad nuclear
o microondas, o
S: contenido de sólido de la masa cocida: transmisor nuclear o
microondas
SALIDAS DE SEEDMASTER SM-3
Datos medidos o calculados:
El SeedMaster SM-3 proporciona en tiempo real los siguientes seis
(6) parámetros de la masa cocida por cada cristalizador o Tacho:
1. SOBRESATURACIÓN ( )
2. DENSIDAD DE LA MASA COCIDA (kg/m³)
3. CONTENIDO DE SÓLIDOS DE LA MASA COCIDA (%)
4. CONTENIDO DE CRISTALES (% por vol.)
5. PUREZA DEL LICOR MADRE (%)
6. TAMAÑO DE CRISTAL PROMEDIO (mm)
3
4
4
Unidad de E/S SeedMaster SM-3
Entradas digitales: 6
Salidas digitales: 2
SISTEMAS ESTÁNDAR
Transmisor
indicador DTR
REFRACTÓMETRO DE
PROCESO K-PATENTS Y
SEEDMASTER SM-3
SeedMaster SM-3
Sistema K-Patents SeedMaster 3 con
refractómetro, cables de interconexión,
conmutador Ethernet y SeedMaster SM-3.
INSTRUMENT 1
Cristalizador
INSTRUMENT 2
MAIN
1.10
83.88
25.31
1447
79.60
76.27
STANDARD
TRENDS
HISTORY
CONFIG
1
4
7
-
ENTER
2 3
5 6
8 9
0 .
SETUP
La comunicación es:
MORE
BACK
Cable
Ethernet
Cable
Ethernet
Sensor del refractómetro
PR-23-GP
• Refractómetro a SM3: UDP/IP
• Sistema de control de/para SM-3:
MODBUS TCP/IP
Fuente de poder
24 V CC
MODBUS
TCP/IP
DCS
Cable del sensor
Fuente de poder
Conmutador
100-240 V CA
Ethernet
SM-004/A
Transmisor
indicador DTR
Unidad de E/S SM-3
SeedMaster SM-3
INSTRUMENT 1
Cristalizador
INSTRUMENT 2
MAIN
1.10
83.88
25.31
1447
STANDARD
TRENDS
HISTORY
CONFIG
79.60
ENTER
1
4
7
-
2 3
5 6
8 9
0 .
REFRACTÓMETRO DE
PROCESO K-PATENTS,
UNIDAD DE E/S SM-3 Y
SEEDMASTER SM-3
76.27
BACK
SETUP
MORE
Sistema K-Patents SeedMaster 3 totalmente
equipado con refractómetro, cables de
interconexión, unidad de E/S SM-3 y
SeedMaster SM-3.
La comunicación es:
Cable Ethernet
Sensor del refractómetro
PR-23-GP
Cable del sensor
Cable Ethernet
Cable Ethernet
Fuente de poder
100-240 V CA
Fuente de poder 24 V CC
Fuente de
poder
100-240 V CA
• Refractómetro a SM3: UDP/IP
• E/S analógica/digital: Unidad de E/S SM-3
• Sistema de control a/desde SM-3:
MODBUS TCP/IP
E/S analógica
E/S digital
DCS
SM-003/A
LAVADO DE PRISMA
SISTEMA DE LAVADO DE
PRISMA CON AGUA CALIENTE
K-PATENTS
Sensor del refractómetro con
boquilla de agua integral
Válvula de agua
(válvula de bola)
Agua caliente
Válvula de purga
SM-005
4
K-Patents ofrece un sistema de lavado de
prisma integral para evitar el depósito o la
acumulación de los cristales de azúcar en
la superficie del prisma. Los componentes
del sistema de lavado con agua son una
boquilla de agua integral montada en
el cabezal del sensor del refractómetro,
una toma de agua caliente (condensado
caliente) y un transmisor indicador con relés
integrados. Los relés accionan la válvula de
agua y pueden configurarse para controlar el
ciclo de lavado del prisma.
La temperatura del agua de lavado del
prisma siempre debe ser más alta que
la temperatura de proceso para evitar la
cristalización y garantizar un buen resultado
del lavado.
PANTALLAS
Las diferentes pantallas de SeedMaster SM-3 proporcionan
información en línea en tiempo real de uno o dos Tachos y
acceso a los modos de configuración de SeedMaster.
Pantalla estándar en la que se muestran seis (6)
parámetros de masa cocida calculados
Pantalla principal en la que se muestran datos sobre
dos Tachos
Historial de procesos en el que se muestra el archivo
de tendencias y datos
Configuración de los datos de E/S
Tendencias
Configuración de la comunicación
5
ESPECIFICACIONES
SEEDMASTER SM-3
Cálculo, visualización y transmisión en línea de hasta nueve (9) parámetros de masa cocida durante la cristalización del
azúcar para un máximo de dos (2) Siembra automática de Tachos basada en la supersaturación calculada o un punto de
ajuste de siembra de densidad seleccionable. Captura electrónica de los datos medidos y calculados para los últimas 100
templas; visualización de las tendencias históricas de las templas.
Pantalla y teclado:
Pantalla táctil en color de 10” de 2024 x 768, resistiva de 4 hilos; para montaje en pared, tablero y panel.
Fuente de poder:
+24 V CC +/-10%, máx. 8,5 W.
Clasificación eléctrica:
Sin clasificación, ubicaciones ordinarias.
Conexiones:
1 x M12-4 clavijas, codificación D, F (Ethernet externa); 1 x M12-8 clavijas, codificación A, F (sistema); 1 x M12-4 clavijas,
codificación A, M (24 V CC, (mA))
Entradas/salidas:
Alimentación, Ethernet (sensor y externa)
Dimensiones:
Altura: 242 mm; anchura: 312 mm; profundidad: 49 mm
Cubierta:
Cubierta de aluminio para las condiciones de la sala de control; protección IP65, NEMA 4.
Peso de SeedMaster SM-3:
5,4 kg
MODELO DE REFRACTÓMETRO
DE PROCESO
Refractómetro de proceso K-Patents PR-23-GP
Montaje del sensor:
Mediante conexión con brida y contra brida adaptador-AP para instalaciones en Tachos.
Conexión del proceso del sensor:
Brida ANSI 150 libras, 3 pulgadas, longitud de inserción 130 mm/brida DIN 2656, PN25 DN80, longitud de inserción 130
mm/brida JIS 10k 80 A, longitud de inserción 130 mm.
TRANSMISOR INDICADOR
DTR: Conectividad para uno o dos sensores de refractómetro; dos relés de señal integrados; cubierta de policarbonato,
protección IP66 NEMA 4X.
Salida de corriente:
Aislada 4-20 mA, carga máx. 1.000 Ohmios, aislamiento galvánico 1.000 V CC o CA (pico), función de retención durante
el lavado de prisma.
Fuente de poder:
Entrada de CA de 100-240 V CA/50-60 Hz
Conexiones remotas y Ethernet
Ethernet 10/100BaseT, servidor web para configuración y diagnósticos, conexión con protocolo UDP/IP para adquisición
de datos.
LAVADO DE PRISMA
Boquilla de agua presurizada integral, montaje WN en el cabezal del sensor del refractómetro; unidad de relés de
alimentación, transmisor indicador con relés integrados.
UNIDAD DE E/S SM-3
Para la transmisión digital y el tratamiento de entradas y salidas de corriente analógicas estándar y entradas y salidas
digitales de ON/OFF; cubierta de policarbonato, protección IP66 NEMA 4X.
Fuente de poder:
Entrada de CA de 100-240 V CA/50-60 Hz
CABLES DE INTERCONEXIÓN
Longitud estándar de 10 m. La longitud del cable de interconexión es ajustable sobre el terreno con el extensor de cable
Platform 4 hasta 100 m.
SERVICIOS
Para garantizar el soporte continuo antes y después de la compra de nuestros productos, ofrecemos servicios locales
de consultoría de aplicaciones, formación, mantenimiento y soporte técnico a través de nuestra red de representantes
de ventas autorizados. Consulte www.kpatents.com para ponerse en contacto con su representante más cercano.
PATENTES
Consulte www.kpatents.com
Transmisor indicador DTR y
Unidad de E/S SM-3
Sensor PR-23-GP contra brida-AP
SeedMaster SM-3
[8.27]
210
+0.04
3.49 0.00
+1
89 0
Diámetro del
orificio
[10.48]
266
[9.53]
242
[6.21]
157.8
[8.87]
225
[10.83]
275
[12.82]
312
[3.97]
101
[7.71]
196
Nos reservamos el derecho a realizar modificaciones de carácter técnico.
K-PATENTS OY
P.O. BOX 77
ELANNONTIE 5
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FAX: (630) 955 1585I
INFO@KPATENTS-USA.COM
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[6.26]
159
[6.24]
159