SISTEMA DE CONTROL Y ALARMA DE ALMACENAMIENTO

SISTEMA DE CONTROL Y ALARMA DEALMACENAMIENTO

I. INTRODUCCIÓN

La tendencia actual es construir silos de almacenamiento altos,de hormigón armado o acero, con una estructura contigua conocidacomo cuarto de máquinas a través de la cual el cereal se elevalo suficiente como para luego pasar por gravedad a través de lasdistintas etapas como muestreo, compensadora, cribas ydistribuidores hasta los contenedores. La estructura debe ser dematerial incombustible.

Los lugares cerrados como los silos, depósitos, carcasas de loselevadores de cangilones y estructuras auxiliares, se debendiseñar de modo que absorban lo más posible la presión decualquier explosión, si se produjera. Esto no siempre esfísicamente posible dada la naturaleza y configuración delrecinto. La Norma NFPA 61B es la norma general utilizada para elproyecto de edificación de edificios para la manipulación decereales teniendo en cuenta su estructura física. La NFPA 68 hadesarrollado un numeroso método para calcular la zona deevacuación de un recinto cerrado. Algunos modelos utilizan lasuperficie del recinto como base para establecer la superficiede ventilación.

La instalación de puertas, ventanas, paneles múltiples paraabsorber explosiones y cubiertas delgadas sobre estructuras deacero, es una solución práctica y aceptable. Los huecos deescaleras y pozos de elevadores, si están cerrados, deben estarprotegidos con puertas contrafuego homologadas, para separar laszonas de manipulación del cereal de las operaciones detratamiento, como la molienda, preparación para la extracción deaceite, molienda de pienso o trituración. Cuando se puedanevitar los túneles, sótanos u otras estructuras subterráneas, eluso de estructuras a nivel de suelo o por encima debeaprovecharse para construir el mayor número de aberturas a laatmósfera. Cuando haya espacio suficiente, las instalaciones de

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pesaje, limpieza y otras deben estar alejadas del silo yconectadas con él a través de sistemas de correastransportadoras inclinadas.

Todas las superficies, fondo de los contenedores e inclinaciónde los tubos de carga y descarga deben diseñarse de modo que seauto limpien cuando pasan los cereales o sus productos. Lasvigas, pisos u otras superficies horizontales estructurales sedeben proyectar, siempre que sea posible, con una inclinaciónmínima de 60 º respecto a la horizontal para evitar que seacumule el polvo. Si es posible, al proyectar el edificio hayque hacer posible la limpieza del polvo acumulado en las paredesverticales y estructuras del techo con agua.

No debe haber conexión directa entre los silos o zonas dealmacenaje. Hay que instalar otros dispositivos para regular elaire que se desplaza al llenar o vaciar el silo. Los elevadoresde cangilones deben estar al aire libre, independientes deledificio. Además, las oficinas, vestuarios de empleados,talleres, laboratorios y cuartos de control deben estar alejadosde los edificios de hormigón cuando se construyan nuevoselevadores.

II. SISTEMA DE SUPERVISIÓN, GESTIÓN Y EXPORTACIÓN DE DATOS

Todo el sistema está controlado por un PLC (controlador logicoprogramable). Además, es posible la conexión a Smart System queAlimatic ha desarrollado para sus instalaciones.

Smart System es un software modular de supervisión que permitevisualizar, gestionar y exportar información relativa a cadauno de los elementos de la instalación.

En el techo de los silos se han instalado una serie deaccesorios tales como filtros, válvulas de seguridad ycolectores de intercomunicación. Dichos filtros preservan tantoel producto como el medio ambiente y disponen de un sistema delimpieza automático, así como de alarmas de filtro sucio o roto.

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Se han equipado cada uno de los silos con un sistema de nivel.Puede optarse por tres tipos de dispositivos, mecánico,microondas y pesaje. En todos los casos se dispone de alarmas demáximo y mínimo.

Tanto el nivel de máximo como de filtro accionan una a alarmapara evitar la sobre-presión en el silo correspondiente.

III. DISEÑO DE UN SISTEMA DE ALERTA PARA FALLOS MECÁNICOSEN LOS SILOS

Existen muchos aparatos para detectar, controlar y dar la alarmaen caso de fallo en el funcionamiento de los equipos mecánicos osus componentes.

Los sensores de calentamiento de los rodamientos, indicadores develocidad, sensores de alineación, sensores de nivel, detectoresde realentización, alarmas por rozamiento y manómetros sirvenpara indicar si el motor funciona mal o para reaccionar anteeste hecho. Tiene especial importancia los indicadores develocidad y los sensores de alineamiento para los elevadores decangilones. Todos los aparatos, si están bien diseñados,instalados y mantenidos, pueden evitar un fuego por causa de unacorrea que patina.

Una combinación de cribas, rejillas, descascarilladores o imanespuede evitar que penetren en las máquinas materiales extrañas ymetálicas. Según sea el sitio, se pueden instalar imanespermanentes o electroimanes, grandes cribas, rejillas oseparadores por gravedad. Su uso es particularmente importantesobre todo antes de que el grano entre en los molinos ocualquier tipo de trituradores.

IV. CONTROLADORES PRESENTES EN LOS SILOS DE ALMACENAMIENTO

IV.1. Controladores de polvos:

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Es necesario controlar el polvo en los silos. Deben existirsistemas que limiten la cantidad de polvo liberado del cereal:

Sistemas mecánicos de recogida en los puntos de transportede grano donde se produce el polvo.

Contención del polvo en determinados puntos donde puedahacerse eficazmente por medios mecánicos.

Reducción de su concentración en los equipos. Mantenimiento de los equipos de recogida de polvo. Control manual completando el control mecánico.

El diseño de los sistemas colectores de polvo debe hacer quefuncionen a velocidad suficiente en el punto de emisión, sobretodo en los puntos de carga y descarga de las cintastransportadoras. Hay que procurar también que el aire circuledentro de los conductores a velocidad suficiente para evitar quese depositen las partículas, con las consiguientesobstrucciones. Es necesario instalar puertas anti explosiones yentradas de aire para que éste circule por todos los puntos delsistema, evitando que el polvo escape por otros puntos másalejados. Se debe conocer los sistemas colectores de polvo paravigilarlos diariamente, con el fin de que conserven su eficacia.Si se utilizan filtros de tipo saco o de tela, hay que mantenersu porosidad para evitar que disminuya la corriente de aire. Sihay humedad, las partículas finas de polvo pueden formar unacostra en el saco, evitando el paso de aire.

La reducción de polvo en determinados puntos no sólo aumenta laeficacia de los colectores mecánicos, sino que limita lacantidad de mantenimiento necesario para conseguir que el polvose acumule lo menos posible.

Algunos métodos típicos para reducir la liberación de polvo delos cereales consisten en reducir la distancia y velocidad a lasque el grano cae libremente en las cintas transportadoras odesde las tolvas (la mejor manera de hacerlo suele ser controlarla velocidad de descarga). La reducción de la velocidad de lascintas transportadoras y su tensión adecuada suelen ser métodoseficaces para controlar el polvo en las cintas transportadorashorizontales. Como método adicional se ha propuesto la

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utilización de aditivos con agua aceite de soja o aceitemineral.

La limpieza y el orden son de gran importancia en los silos. Hayque adoptar programas en todas las instalaciones para mantenerdichos niveles al mínimo posible. Estos programas se debencentrar no sólo en el polvo, sino también en cualquier tipo decombustible, para reducir la posibilidad de que sirvan de fuentede ignición para explosiones de polvo.

IV.2. Control en la calidad de los granos almacenados

Es fundamental el control y monitoreo permanente y cuidadoso delestado de los granos en su interior durante todo el proceso.Además, se debe mantener la limpieza del lugar y, en lo posible.

En cuanto al monitoreo de la calidad del grano almacenado, elINTA cuenta con un novedoso sistema que mide concentraciones deDióxido de Carbono (CO2) y, en base a diferentes valores paracada tipo de grano, estima su calidad y tiempo de almacenamientoseguro. La ventaja de este tipo de monitoreo es que se trata deuna metodología preventiva. Realiza un pronóstico, de acuerdo alos valores medidos, y determina si el grano ingresa a unaescala de riesgo de calidad debido a la presencia de actividadbiológica en su interior; el gas (CO2) se difunde de maneravertical en la zona específica donde se detecta el problema."Actualmente, en el mercado existen diferentes tipos deproductos para el monitoreo de la calidad de los granosalmacenados con mayores o menores prestaciones (medición deoxígeno, humedad y otros) y todos cuentan con un soft quegrafica cuál es la evolución en la concentración del CO2 en cadaambiente, transformándose en un sistema de alarma para la toma

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de decisiones"

IV.3. Sistemas de Control que nos evitan pérdidas en silos de almacenamiento de granos

En los últimos años, debido a diferentes factores, se fueincrementando considerablemente tanto la cantidad de granocosechado como la necesidad de almacenarlo por largos períodoscon el agregado de la aparición de granos que cada vez distanmás de estar en las condiciones ideales para este prolongadoalmacenaje.

Debido a estas condiciones, se hace cada vez más necesario hacerun correcto uso de toda la tecnología a disposición para evitarriesgos de pérdidas catastróficas debido a algún siniestro graveo, las que se ocasionan por estar distribuidas en varios rubroslas cuales si se consideran individualmente no se notan, y no seles da la importancia necesaria. La suma de estas “pequeñaspérdidas” al final de la campaña tiene una incidenciaimportantísima en el resultado económico de la misma.

Al enumerar algunas de estas pérdidas podemos citar:

• Pérdidas por consumo innecesario de energía.• Pérdidas por deterioro o mala condición del grano

almacenado.• Faltante de mercadería en kilos por sobresecado del grano

producto del mal• uso de la aireación.• Pérdidas por ataque de insectos, hongos o microorganismos

no detectados atiempo.

IV.4. Sistema de control de aireación

La aireación es una importante herramienta para ayudarnos aconservar el grano, con un mínimo de deterioro y por períodosprolongados, siempre y cuando la utilicemos correctamente. Pero,si la utilizamos indiscriminadamente “por las dudas”, o ladejamos encendida cuando las condiciones del aire externo dejande ser favorables para ese silo en particular, en el momento desacar el grano, notaremos que nos faltan, en el mejor de loscasos, entre 10 y 20 toneladas de grano por cada silo, debido aque lo secamos en demasía y todo esto, sin tomar en cuenta el

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gasto inútil de energía eléctrica, la que se utilizó para perderpeso y dinero

Tengamos presente que en nuestra pampa húmeda, en los mesesposteriores a la cosecha, existen únicamente, en promedio, una ados horas diarias de aire exterior favorable, (por lo generaldurante la noche) las cuales debemos tratar de aprovecharíntegramente.

Es un error bastante común el pensar que la aireación “enfría”el cereal, o que podemos conocer como está el grano dentro delsilo, simplemente “midiendo” el aire que sale de los aireadores.También es un mito creer que, si el aire exterior tiene más del80% de humedad, estamos humedeciendo el grano. Por ejemplo, siel aire exterior está más frío que el cereal, por más que tengauna humedad relativa alta, al entrar en contacto con el grano ycalentarse, baja dramáticamente su tenor de humedad relativa,por lo que dependiendo de la humedad de equilibrio del aireintergranario, lo más probable es que este aire en realidad estésecando el grano.

Calculan el punto de equilibrio higroscópico y deciden de formainteligente el momento en que airear. Las principales ventajasdel sistema están dadas por:

Seguridad en la realización de la aireación. Ahorro al optimizar la cantidad y el momento en el que se

realiza. Ahorro al evitar mermas en el grano por sobre secado.

Cómo trabaja la aireación dentro del silo

Para una mejor comprensión, veamos qué ocurre realmente dentrodel silo cuando usamos la aireación.Por ejemplo, si tenemos una capa más caliente dentro del cerealy aplicamos aireación, lo que en realidad estamos haciendo esdesplazar la zona caliente en el sentido en que circula el aire.

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Vamos a explicarlo con un caso sencillo: supongamos que tenemosun silo lleno deMaíz con 20 °C de temperatura y 14,5 % de humedad, y en el mediode este silo, tenemos una zona de una o dos chapas de Maíz a 30°C de temperatura con 15,5 % de humedad. (fig. A)Para simplificar el caso, vamos a situar la temperatura del aireexterior siempre constante a través de los días con 20 °C y 70 %de humedad relativa. Supongamos también que nuestra aireaciónestá extrayendo, es decir, el aire ambiente ingresa por el techodel silo y es forzado a través del cereal para salir por elventilador inferior.En resumen, lo que vemos es que la zona caliente se desplazalentamente hacia abajo(Fig. B), hasta que finalmente, luego de varios días deaireación “conseguimos sacar” la temperatura por el aireador(Fig. C).Si únicamente hubiéramos analizado condiciones del aire queingresa al silo y del aire que sale por el ventilador, durantevarios días (Fig. A y Fig. B) “parecería” que el aire no hubieseestado haciendo ningún trabajo. Recién luego de varios días deaireación, y debido al proceso descrito, el aire comienza asalir más caliente por el ventilador.Como el objetivo es poder enfriar y homogeneizar la masa degrano ensilado, sin perder peso por secar de más y, como amedida que la aireación va realizando su trabajo, se vanalterando constantemente las condiciones iniciales del granoensilado y por ello, para poder airear coherentemente, esimprescindible, además de conocer las condiciones atmosféricas,contar con la información permanentemente actualizada de laevolución y migración de las temperaturas dentro del silo. Estopermitirá ir calculando la cantidad de agua “evaporada” delcereal (debido al “trabajo” de la aireación) y determinar paracada momento en particular, cuales son las condiciones que debetener el aire ambiente, para llevar el grano a lo más cercanoposible del ideal que las condiciones climáticas de la zona lopermitan.Análisis de un caso real Veamos cómo se ven estosdesplazamientos, producto de la aireación en un caso de la vidareal, registrado con el Sistema de Control de Temperatura TESMA:

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Control Automático de la Aireación CAA (opcional)

El Control Automático de la Aireación (CAA) se anexa al BUSdigital del sistema principal de control de temperatura, ypermite automatizar el encendido de los aireadores, para quearranquen sólo en los momentos en que resulte conveniente deacuerdo a las curvas de equilibrio de cada grano.

Para ello, el sistema utiliza la temperatura y humedad del aireexterior obtenidos de la estación meteorológica, la humedad deingreso del grano ensilado, la humedad deseada, y la temperaturadel grano (con los promedios de cada silo obtenidos mediante elsistema de control de temperatura).

IV.5. sistema de Control de Temperatura:

Como dijimos anteriormente, debemos recordar que el grano, en símismo, es un muy mal conductor térmico, (por esto, entre otrascosas, cuando está ensilado a granel, se calienta ya que nollega a disipar la propia temperatura que genera al respirar).Dentro del silo, cuando hay una zona más caliente que el resto,provoca que el calor que genera se propague a través del granode dos formas:

• Por conducción térmica a través del grano: Debido a que el coeficiente de conducción térmica del grano esmuy bajo, este tipo de propagación es muy lenta.

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• A través del aire intersticial que existe entre grano ygrano:

Debido a que este aire está a la misma temperatura del grano quelo circunda, provoca corrientes de convección que hacen que elaire intersticial de la zona más caliente tienda a subir y sepropague a las zonas aledañas.Como es imposible conocer la temperatura de todo el cereal, sedistribuyen sensores con una densidad razonable que permitandetectar a tiempo los problemas de la masa del cereal.Esta distribución por lo general se hace colocando cablescolgando del techo, con sensores de temperatura dentro del cablecada 2 metros, y estos cables se distribuyen dentro del grano enuna retícula típica de 5 m x 5 m.De esta forma, mediante un seguimiento de las temperaturastomadas por los sensores yun análisis adecuado de lastendencias de estastemperaturas, es posibledetectar los problemas quese pudieren generar en elgrano y de este modo tomarmedidas a tiempo paracorregirlos.Lógicamente es necesariotambién tomar en cuenta otros factores externos como transile dela masa de cereal, funcionamiento de la aireación, tipo degrano, humedad, limpieza, etc.

Avanzados algoritmos de control recogen datos desde la termometría, tomando en cuenta:

Las condiciones actuales del tiempo. Las probables condiciones dependiendo de los días

anteriores. Las horas del día en que la energía es de menor costo. La humedad al ingreso. La humedad deseada. El tipo de grano.

Tipos de controladores de temperatura en los silos

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a) Termometrías para Plantas de Silos

b) Termometría Al Pie Del Silo:

Este modelo permite la lectura de cada péndulo mediante unacentral manual. El operario conecta la central al péndulo amedir y mediante una llave selectora se selecciona el punto. Lacentral de medición es digital alimentada a batería.

c) Termometría Manual Con Sinóptico:

Este modelo permite la lectura desde, la oficina de control.Mediante llaves se selecciona el silo, péndulo y punto a medir.El silo, péndulo y punto seleccionado aparece seleccionado en elsinóptico del frente de la central.

d) Termometría Automática Con

PC:

Este modelo es completamenteautomático, las medidas se

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realizan a períodos configurables por el operario. Lavisualización a través de gráficos dinámicos y el uso de colorespermite una rápida determinación de focos de alta temperaturadentro del silo. La generación de reportes diarios y elalmacenamiento de datos históricos aseguran el control del granodurante todo el período de permanencia en el silo. Las opcionesde AIREACIÓN AUTOMÁTICA Y CONTROL DE CONSUMO DE ENERGIA puedenser incluidas en esta central.

IV.6. Sistema de Control de energía

Este sistema realiza un monitoreo continuo de las condiciones de la red. Esto permitirá obtener la información necesaria para un correcto cálculo de sus costos.

• Seguridad en el manejo de datos.• Alarmas de temperatura por punto.• Alarmas de temperatura por tendencia.• Aireación automática .• Acceso remoto a los datos en línea.• Control de consumo de energía.

La nueva generación de termometrías Secoin S.A. incluyen unaamplia gama de funciones que no solo permiten un seguroalmacenamiento del grano sino también un importante ahorroeconómico.

El sistema está basado en una central de medición automáticacompuesta por un PLC de última generación, que junto con unmedidor de temperatura electrónico de alta exactitud, forman unconjunto muy seguro para la medición de temperatura.

Los datos adquiridos por este conjunto son enviados a un PC

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donde son procesados por un programa especializado en el trabajocon granos, que permite la visualización de las temperaturas,generación de alarmas, estudio de tendencias, generación dereportes, almacenamiento de históricos y opcionalmente elcontrol de la aireación y control de consumos de energía.

V. ALARMAS PRESENTES EN LOS SILOS DE ALMACENAMIENTO

Tres tipos de alarmas son analizados: Alarma Absoluta: Permitedetectar puntos fuera del rango.

Alarma de Tendencia: Permite prevenir la llegada de puntos avalores absolutos de alarma (Muchas veces cuando el grano llegóa altas temperaturas es tarde para poder salvarlo)Alarma de Rotura: Detecta los puntos defectuosos, son tomados encuenta solamente para marcarlos en los reportes.

Alarma de reportes: Diariamentese generan reportes que reflejanel comportamiento de la plantael día anterior. En particularquedan registradas todas lasalarmas y las accionescorrectivas que fueron tomadaspor los operadores.

Cada punto posee un archivohistórico donde se puede estudiar el comportamiento de estedurante el periodo de tiempo que se desee. (Muy útil a la horade discusiones sobre cómo se trató el grano durante el ensilado)

VI. CONCLUSIÓN

Como hemos podido observar el control de temperatura es sólo unaherramienta de diagnóstico, y únicamente mediante un adecuadoanálisis de los valores obtenidos, incorporando al mismo laincidencia de todos los otros factores, se podrá determinar lacondición del grano almacenado.

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También podemos recalcar algo muy importante que de nada sirveun sistema que simplemente de aviso al superar algún valor detemperatura definida como máxima. A menos que el foco detemperatura esté exactamente al lado de un sensor, este avisosiempre llegará tarde.

La aireación innecesaria o insuficiente provoca pérdida de pesoy pesos .

Usando los sistemas de temperatura y aireación racionalmente,obtendremos óptimos resultados en la conservación del grano ylos máximos rendimientos económicos en su comercialización.

VII. BIBLIOGRAFÍA

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