Modelado simulación y control automático de la etapa de evaporación en el proceso de leche en polvo en la Empresa Proleca Ltda

Abstract

Este trabajo realizado en la empresa Proleca LTDA tiene como objetivo principal realizar el modelo matemático, simulación y control del proceso del calentamiento y evaporación de la leche cruda para producir leche en polvo, para lo cual fue necesario determinar las variables a controlar, que fueron la temperatura de salida de leche del tercer intercambiador, temperatura de salida del evaporado y altura en el evaporador; las variables manipuladas, el vapor de entrada al intercambiador y el evaporador; y los disturbios que afectan el control, como el flujo de entrada, temperaturas de entrada del flujo de leche y flujos de salidas. La metodología empleada consistió en la identificación de las variables a controlar, a manipular y los disturbios; luego, se diseñó el diagrama de instrumentos y tubos, a continuación, se realizó la modelación matemática y su validación con datos reales, y se diseñó el sistema de control del tercer intercambiador de calor y del primer efecto, usando la aplicación Simulink® del software Matlab 7.10.0 (R2010a); por último, se implementó el análisis económico de la propuesta. Se determinó que el control por retroalimentación (Feedback) es la estrategia más apropiada, con un tiempo de estabilización aproximado de 15 minutos, siendo este un tiempo menor al que logra la estrategia de control Cascada. Este sistema de control se escogió debido a que le permite a la empresa aumentar su productividad en un 2.43%, así como también le reduce gastos energéticos, de personal y disminución de residuos. La propuesta de control escogida conviene a la empresa dado que recupera la inversión en aproximadamente dos años, arrojando un valor presente neto de $7.325.902, el cual se calculo en un periodo de tres años después de la inversión.