Ingenieria de detalle

UNIVERSIDAD YACAMBÚ
VICERRECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESTUDIO DE AUTOMATIZACION DE LOS LAZOS DE CONTROL BAJO
LA NORMA ISA 5.1 2009 PARA EL DESARROLLO DE LOS DIAGRAMAS
DE INSTRUMENTACION Y TUBERIAS EN LA C.A. CENTRAL
AZUCARERO LA PASTORA CARORA.
Autores:
María Olga Pérez III-082-00395
Néstor Andrés Agreda III-091-00542
Gustavo Enrique Useche III-052-00140
Cesar Medina III-123-00587
Javier Rojas III-112-00161
María Victoria Hernández III-143-01216
Marlin Salazar III-083-00026
Profesora: Ing. Rosa Leal.
Asignatura: Instrumentación y Control
Barquisimeto, Octubre de 2017

UNIVERSIDAD YACAMBÚ
VICERRECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESTUDIO DE AUTOMATIZACION DE LOS LAZOS DE CONTROL BAJO
LA NORMA ISA 5.1 2009 PARA EL DESARROLLO DE LOS DIAGRAMAS
DE INSTRUMENTACION Y TUBERIAS EN LA C.A. CENTRAL
AZUCARERO LA PASTORA CARORA.
Barquisimeto, Octubre de 2017

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INDICE GENERAL
INGENERIRA DE DETALLE
INTRODUCCIÓN
Datos de la Empresa
Planteamiento del Problema
Objetivos del Proyecto
Justificación e Importancia
Alcances del Proyecto
DESCRIPCION DEL PROCESO
Etapa I: Descripción del Proceso Productivo
Diagrama de Flujo de Proceso Productivo
Sistemas o Lazos de Control del Proceso
Instrumentos, Maquinarias y Equipos utilizados
Diagrama de Bloque del Proceso Productivo
Capacidad Instalada Capacidad de Producción
Etapa II. Estudio Variables del Proceso (Rangos y Escalas)
Metas Valores deseados en el Proceso
Instrumentos empleados en el Proceso
Elementos Primarios (Sensores -Transductores)
Elementos de Transmisión
Elementos de Control
Elementos Finales de Control o Actuadores
Etapa III. Descripción la Materia Prima sus Productos
Materias Primas
Productos Elaborados
Sub Productos
DIAGRAMA DE TUBERIAS E INSTRUMENTACION
Etapa IV: Instrumentación y Sistemas de Control en el Proceso
Lazo de Control (10): Control de los Molinos
Lazo de Control (20): Control de pesaje en el jugo
Lazo de Control (30): Sistema de control de pH
Lazo de Control (35): Control de calentadores
Lazo de Control (40): Control del Evaporador
Lazo de Control (50): Control en los Cristalizadores

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Etapa V: Automatización del Proceso
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Recomendaciones
REFERENCIAS
ANEXOS
Anexo A: Fotos de la Empresa
Anexo B: Carta de la Empresa
Anexo C: Plan de Trabajo
Anexo D: Constancia de Visitas
Anexo E: Diseño de P&ID: Proceso del Azúcar

INTRODUCCIÓN
La industria azucarera data de hace unos tres mil años, el consumo de azúcar es
importante en la dieta del ser humano. La producción de azúcar es muy compleja desde
la siembra, la recolección y el proceso cuidadosamente diseñado para obtener el
refinado a utilizar que demanda la industria, además del proceso de empacado listo así
para su distribución. Aunque el azúcar es un producto vital en la vida cotidiana, es
probable que se desconozca del proceso complejo que lleva la extracción de azúcar de
la caña, una vez que se tiene una idea de la diversidad de factores que influyen en la
producción de azúcar se torna necesaria la existencia de los sistemas automatizados
para mejorar la eficiencia y la calidad de la producción.
El proceso de automatización se ha ido renovando con el avance de la tecnología
con el objetivo de disminuir los costos de producción y crear un producto de mayor
calidad. Desde inicios del siglo XX se han hecho diseños de los sistemas de control que
deben estar presentes en el proceso controlado de forma manual por operarios,
actualmente los ingenios que son productores mayoritarios tienen un sistema
totalmente automatizado haciendo uso de simuladores en un cuarto de control desde
donde se monitorea el proceso. Otros ingenios solo han automatizado parte del proceso
y están en constante cambio cada año durante la época en que ha terminado la zafra y
se dedican al mantenimiento del equipo.
Es importante reconocer la importancia esencial de la existencia de un sistema de
control en el proceso de producción de azúcar debido a lo complejo que resulta su
producción, más adelante se presenta un esquema de la producción del azúcar en la
para tener una idea de lo que implica producir azúcar.
En el estado Lara, así como en la región Centro Occidental se procesa gran cantidad
de azúcar tanto para el mercado en la región como en el interior del país, se convierte
en una necesidad automatizar todo el sistema con el fin de disminuir los costos de

producción y satisfacer la demanda del mercado nacional.
El objetivo de la investigación es reconocer, clasificar y analizar los sistemas o lazos
de control que se utilizan en el proceso de azúcar. Haciendo uso del conocimiento en
el proceso que se debe seguir para producir azúcar de la mejor calidad en condiciones
óptimas de producción de forma que se los recursos se utilicen de forma optimizada y
así reducir los costos de producción y a la vez aumentar el factor de calidad.
Las variables a controlar son muchas y algunas de ellas dependen entre sí por lo
tanto existen lazos de control que tienen más de una variable de control ya que se
necesita controlar vapor, presión, temperatura y densidad de masa cocida en forma
coordinada y consecutiva.
El siguiente proyecto de campo se desenvuelve las actividades realizadas durante el
plan de trabajo y visitas realizadas en la planta en la Central La Pastora C.A., dicha
empresa se aplica en el área de la producción azucarera. Durante la realización del
proyecto se desarrollaron las actividades en el departamento de Instrumentación y
Control, el cual se aplica en todo el ámbito de la supervisión, control y mantenimiento
de la tecnología y automatización que se implementa en el área de fábrica del Central
La Pastora C.A.
Analizando la situación del departamento antes mencionado y las actividades que
allí se ejecutan se determina la existencia de varios problemas o necesidades que
respectivamente afectan también a la fábrica, tales tienen que ver con diferentes
ámbitos, específicamente la automatización de los sistemas de control del proceso,
donde esta hace vida dentro del departamento por medio de un sistema supervisorio
conocido como Indusoft. Este software permite la revisión en tiempo real de los valores
que envía la variada maquinaria presente en fábrica. Para que este funcione al ser
instalado por primera vez se debe de configurar el mismo y realizar las conexiones
respectivas con los diferentes controladores que entregan la información requerida y
desarrollar con esta información el diagrama de instrumentación y tuberías.
El presente trabajo hace referencia al proceso de fabricación del azúcar refinada en
la empresa dicho proceso comienza desde la recepción de la materia prima caña de
azúcar para su procesamiento en el área de molinos, que posteriormente es transportado

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a través de tuberías, y regulado con una serie de instrumentos que intervienen en el
proceso, los cuales analizaremos posteriormente en detalle, y que forman diversos lazos
de control de variables como Presión, Nivel, Caudal, entre otros, permitiendo el control
y la automatización del sistema, el cual se plasma en la elaboración de un diagrama de
tuberías e instrumentación también conocido del idioma inglés como piping and
instrumentation diagram/drawing (P&ID) que muestra el flujo del proceso en las
tuberías, así como los equipos instalados y el instrumental.
Este proyecto se realiza como parte del programa de estudio de la asignatura
Instrumentación y Control, perteneciente a la Carrera-Programa Ingeniería Industrial,
para la adquisición y desarrollo de habilidades y competencias inherentes al perfil de
un Ingeniero Industrial. Su objetivo principal, es conocer directamente en planta, un
proceso industrial controlado y las diferentes alternativas de control, así como el
funcionamiento y características estipuladas en manuales de los instrumentos de
medición y control que intervienen en el que según las variables a medir, su rango de
trabajo, su ubicación, para poder levantar y analizar el P&DI correspondiente; apegado
a la normativa y estándares establecidos.
De igual forma permite establecer la relación que existe entre factores inherentes al
proceso como son los recursos que se utilizan, el medio ambiente, la seguridad en el
control de procesos industriales normalizados.

CARACTERIZACIÓN GENERAL DE LA EMPRESA
Datos de la Empresa
En la C.A. Central La Pastora considera fundamental satisfacer a sus clientes,
entregando productos inocuos derivados de la caña y el azúcar de excelente calidad, en
forma oportuna a través del mejoramiento continuo de la organización.
Reseña Histórica
En la C.A. Central "La Pastora", comienza sus actividades en el año 1952, por
iniciativa de tres productores Caroreños se crea un centro papelonero denominado
"Central La Pastora", ubicado dentro del pueblo de La Pastora, mejor conocido
actualmente como "El Centralito". Con una molienda inicial de 40.000 Toneladas
de caña por zafra, produce en sus primeras zafras papeloneras. Comienza a producir
azúcar crudo desde 1956 hasta 1967 con una molienda de 60.000 Toneladas de caña
en ése último año.
En 1968 se instala el nuevo Central La Pastora, con una molienda para ése año
de 38.728 Toneladas de caña. La cantidad de caña procesada se incrementa a medida

que pasan los años y se incorporan más operaciones inherentes en la fabricación de
azúcar, de 1968 hasta 1984 fabricar exclusivamente meladura, la cual se procesaba
en otros centrales azucareros. En 1985 comienza a producir azúcar lavado,
alcanzando su récord de molienda por zafra en 1986 con 854.850 Toneladas de caña
molidas para producir 65.458 Toneladas de azúcar.
En el año de 1988 incluye la refinería a su fábrica, moliendo 716.481 Toneladas
de caña al año, para producir 47.154 Toneladas de azúcar. En el año de 1997 se
molió un total de 908.731 Toneladas de caña superando el récord de molienda de
854.852,55 Toneladas impuesto desde 1986. El año 2000 fue la mejor zafra con
1.000.954 Toneladas de caña y 90.149 Toneladas de azúcar. En el año 2001 la
molienda fue de 830.096 Toneladas, con una producción de azúcar de 75.234
Toneladas, en el año 2002 hay un repunte de molienda de 954.740 Toneladas de
caña molida con una producción de crudo de 80.157 Toneladas de azúcar, En el
2003 se molieron 724.419 Toneladas de caña.
Para el año 2013, se espera moler 800.000 toneladas de caña, Actualmente la
Empresa posee una nomina de 657 trabajadores entre empelados y obreros, casi
todos habitantes del municipio Torres, la capacidad instalada de la planta es de 650
TON/DIA de producción de azúcar refinada y capacidad instalada de molienda de
caña de 6.000 TON/DIA, posee la producción de sub productos como melaza,
utilizado para la producción de alcoholes y alimento animal y Bio fertilizantes, este
ultimo utilizado por agricultores de la zona.
Misión
Proveer energía para los seres vivos a partir de la caña y el azúcar contribuyendo
al bienestar social del país.

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Visión
Ser la Empresa más eficiente en la procura y procesamiento de la caña, el azúcar
y la comercialización de sus productos en Venezuela.
Valores de la Empresa y Actividad Económica
Los valores con los cuales se basa el Central La Pastora son:
• Honestidad
• Responsabilidad
• Respeto
El Central La Pastora, como ya se ha notado previamente se aplica
principalmente en el área de la Producción de Azúcar Refinado, así como también
se dedica a la producción de Fertilizantes para siembras provenientes de los residuos
que son generados durante el procesamiento de la caña para convertirla en Azúcar.
De igual forma esta empresa se encarga de la producción de Melaza, también
extraída de los procedimientos de fabricación del azúcar. El azúcar refinado que se
fabrica tiene diferentes tipos dependiendo de su estilo final, donde se comprenden
los tipos de azúcar A, B, C, y D, siendo esta ultima la usada en el consumo humano,
mientras las otras son usadas para otros procesos, como lo pueden ser, la fabricación
de Refrescos.
Estructura Organizativa de la Empresa
Estructura gerencial.
La estructura gerencial del Central La Pastora, está conformada por la junta
directiva, gerencia general y gerencias operativas y administrativas, cada una

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cumple con las siguientes funciones:
Gerencia General:
La Gerencia General coordina y utiliza de manera óptima los recursos de la
empresa a fin de cumplir los requerimientos tanto de los accionistas como de los
clientes.
Gerencia de Gestión Humana:
La Gerencia de Gestión Humana, perteneciente a la Gerencia de General, está
constituida por personal, altamente capacitado, que tienen en sus tareas, trabajar
para garantizar el recurso humano, más idóneo, para que el Central produzca el
azúcar, así también como atender todas las necesidades del personal, los cuales
permiten lograr el cumplimiento de su funciones.
Gerencia de Operaciones:
La función principal de la Gerencia de Operaciones es la de proyectar, programar
y coordinar las operaciones productivas, utilizando de manera óptima los recursos
humanos, técnicos y económicos que la empresa pone a su disposición, a fin de
cumplir los requerimientos productivos que cubran las expectativas establecidas
tanto por la dirección como por los clientes, coordinando acciones con las otras
gerencias.
Gerencia de Administración y Finanzas:
La Gerencia de Administración y Finanzas está conformada por el Gerente de
Administración y Finanzas y por los Departamentos: El departamento de
Contabilidad, Planificación Fiscal y tributos y Tesorería.
Gerencia de Comercialización y Ventas:
Es responsable del proceso de comercialización lo cual incluye: empacado,
almacenamiento y venta de los productos y subproductos elaborados por la empresa.

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Hoy en día, dicha gerencia se ocupa del almacenamiento, venta y distribución de
los productos comercializados por el Central La Pastora, además realiza
seguimiento e indaga las necesidades del mercado.
Gerencia de Agronomía:
Planifica, programa y controla el área bajo cultivo con la finalidad de garantizar
la suficiente materia prima de excelente calidad a través de la indagación e
integración con los Cañicultores, siguiendo los objetivos establecidos en la gerencia
general.
Gerencia de Tecnología de la Información:
El área de informática perteneciente a la gerencia general, está constituido por
los siguiente cargos: Jefe de departamento informática, Administrador de base de
datos, Analista de desarrollo, Analista de soporte técnico; los cuales permiten lograr
el cumplimiento de su función, obteniendo como producto en el desarrollo de su
proceso y sistema de información que garanticen el funcionamiento óptimo de los
procesos, con tecnología de vanguardia que garanticen la actualización de software
y hardware. Servicio de mantenimiento y soporte técnico de software y hardware.
Gerencia de Logística y suministro:
Esta tiene a su cargo la labor, de la coordinación de todas las compras del central,
incluye los servicios, así también tiene una gran responsabilidad en la coordinación
y el manejo del transporte, incluyendo la seguridad física del central.
El Central la Pastora a fin de consolidarse como una empresa dinámica y
eficiente, con capacidad de reacción y de respuesta que permita ser altamente
competitiva, involucra sus actividades con la filosofía de planificación estratégica,
con el Sistema de Máxima Integración Operacional, (Sistema M.I.O). Este se
encuentra implantado en la gestión de los procesos, para el mantenimiento de la
misma cuenta con comités que tiene como objetivo principal garantizar la gestión
de los procesos de C.A. Central La Pastora a través del mejoramiento infinito.

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La alta dirección se encuentra comprometida en el proceso de implantación e
implementación de un sistema de gestión de calidad, basado en la norma ISO 9000,
dispone del departamento de gestión de calidad el cual se encuentra encargado de
la coordinación de la implantación y la revisión del mantenimiento del sistema de
calidad, así también la alta gerencia mantiene revisiones semanales en el comité de
gerentes para el avance del sistema de calidad a través del análisis de los objetivos
e indicadores.
La empresa considera como valor fundamental la satisfacción de los clientes, por
lo cual orienta la elaboración de la planificación estratégica hacia el cumplimiento
de los requerimientos exigidos por el cliente.
En cuanto a su proceso productivo la empresa manufactura sus productos
verificando que cumplan con los requisitos exigidos por nuestros clientes y posee
una relación de “outsourcing” con la empresa Merak C.A. la cual se encarga de la
elaboración y la distribución de la línea de azúcar de cafetín.

EL PROBLEMA
Planteamiento del Problema
En la industria, la automatización comprende un conjunto de técnicas que
involucran la aplicación e integración de sistemas capaces de ejecutar tareas
repetitivas, supervisar, controlar operaciones e inclusive propiciar el desarrollo
óptimo de procesos dentro de las cadenas de producción, almacenamiento y
distribución y distribución de bienes y servicios para la humanidad abordando un
contexto más general en cuanto a la utilidad de esta actividad en el sector industrial.
Hoy en día y en la medida en la que se avanza en el tercer milenio los tiempos
que llegan se tornan cada vez más difíciles dentro de las organizaciones esto
producto del proceso de cambio generado en lo que respecta a la productividad en
el mercado global, la liberación de la economía, la libre competencia, el desarrollo
de la tecnología que trae consigo actualizaciones en métodos y técnicas de
automatización y estandarización de los procesos para hacerlos cada vez mas
adaptados a las fluctuaciones de la demanda del mercado y así satisfacer la
necesidades del consumidor
En los procesos de C.A. Central La Pastora, el procesamiento de la caña de
azúcar para su refinamiento es de gran importancia ya que aquí es donde se refinan
los jugos o guarapos producto de proceso de molido de la caña de azúcar a través
de los procesos de evaporación y cristalización se logra llegar al producto final. Por
lo tanto, su proceso de refinamiento y control de los estándares, así como de las
variables involucradas en el proceso es muy estricta ya que es relevante para el
proceso que el mismo reúna las condiciones ambientales y de temperatura que se
adapten a la necesidad del producto a elaborar, la azúcar refinada. En la actualidad
se trabaja con equipos e instrumentos que aseguran la calidad de los productos que
se empaquetan en la empresa. Estos instrumentos y equipos presentan algunos
problemas que llevan a la perdida de producto en cada fase del proceso.

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En líneas generales, los problemas que se presentan en el área de procesamiento
conlleva a perder porciones del jugo o guarapo un subproducto del proceso y en el
proceso de evaporación y cristalización una cantidad considerable del producto
semiterminado y terminado, esto producto de errores en la medición de los sensores
y de fallas en la acciones correctivas del proceso para mantener los estándares y el
flujo constante de material en el proceso esto debido a la diferencias de los rangos
y escalas establecidos a cada proceso por la variabilidad de la materia prima que es
procesada a diario.
Aunado a esto, las instalaciones, tuberías e instrumentos tanto sensores,
elementos primarios, transductores, transmisores actuadores y elementos
controladores defectos causados por el excesivo tiempo de uso, la alta temperatura
que tienen que invertir en el producto lo cual produce mermas a la hora de
empacarlo, con la automatización y mejora estos escenarios se pueden corregir.
Para ello es necesario, el estudio, análisis e implantación de un nuevo diseño del
diagrama de instrumentación y tuberías en los diferentes lazos de control del
sistema productivo de la empresa para mejorar la distribución del os mismos dentro
de la planta aumentando la eficiencia y eficacia en el funcionamiento de las mismas,
además de proveer con una nueva tecnología de equipos y maquinaras una
estructura que optimice el proceso de producción, aumentando la calidad del
proceso y a su ve las del producto incrementando la rentabilidad de las operaciones
mediante la reducción de las pérdidas de materias en cada fase del proceso.
Debido a los problemas diagnosticados en el área de instrumentación y control
que se traducen como oportunidad de mejora para presentar alternativas de solución
viables con los recursos con los que se dispone, tomando la iniciativa de diseñar
junto con el asesoramiento del profesor de la asignatura un diagrama de
instrumentación y tuberías P&ID, comenzando con la verificación de los
instrumentos y los procedimientos operacionales la continuidad de los mismos
evaluar los resultados obtenidos para identificar la fallas para corregirlas o de ser
necesarias cambiarlas.

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Objetivos de Proyecto
Objetivo General
Desarrollar el estudio de automatización de los lazos de control bajo la Norma
ISA 5.1 2009 para el desarrollo de los diagramas de instrumentación y tuberías en
la C.A. Central Azucarero La Pastora Carora.
Objetivos Específicos
1. Redactar un informe de la Ingeniera de Detalle describiendo
detalladamente la situación actual de la planta las variables involucradas
en el proceso rangos y escalas.
2. Diseñar la actualización de la automatización de la información existente
en la empresa, a nivel de DTI (Diagrama de Tubería e Instrumentación),
y de listado de motores, válvulas e instrumentación.
Justificación e Importancia
Con la presente investigación, se pretende desarrollar el estudio enfocado en la
automatización de los sistemas de control de la empresa bajo los parámetros de la
Norma ISA 5.1 y 5.3, respectivamente para establecer las condiciones adecuadas
para la mejora y la implantación de un diagrama que contribuya a mejorar la
distribución de los equipos e instrumentos, así como el estudio de las variables
involucradas en el proceso evaluando los rangos estándares de operación así como
los valores deseados en el procesos o Set Point , con el propósito de optimizar el
proceso reduciendo la perdida de material en el mismo, generando las condiciones
necesaria mediante la adecuación del sistema de instrumentación, de modo que

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contengan todos los elementos necesarios que garanticen una correcta utilización
de los equipos y materia prima para la optimización final.
La investigación en materia de instrumentación y control conlleva al
enriquecimiento intelectual de los analistas del con el fin de que ellos puedan
interactuar más fácilmente en el área, debido a que estos procesos demandan
constantemente modificaciones y mejoras. De esta forma la investigación presento
un conjunto de datos que contribuyen directamente con el desarrollo del
conocimiento científico en esta área de procesamiento y refinamiento del azúcar, lo
cual justifica un aporte en este ámbito de carácter teórico y científico, lo cual servirá
de apoyo para el conocimiento de futuras investigaciones en el área.
La documentación teórica y el trabajo de campo de la metodología aplicar que
esta investigación exige, contribuirá al reforzamiento de los conocimientos teóricos
en contra a la ejecución llevada a la practica en el logro de los objetivos planteados.
La empresa se favorece con la nueva documentación ya que debe tener todos los
procesos escritos y de forma digital principalmente los diagramas de tuberías e
instrumentación para atender cualquier duda o auditoría realizada.
Alcance del Proyecto
Para el desarrollo de este proyecto de campo se comenzó con recopilar toda la
información técnica necesaria referente a los equipos e instrumentos que se
encuentran en el proceso productivo, además de investigar los fundamentos teóricos
referentes a la medición y control de las variables involucradas en el proceso así
como también los rangos de operación, metas, Set Point, escalas de trabajo, así
como la distribución de los instrumentos en el sistema, asimismo se diagnostica la
situación actual del sistema de producción para identificar las fallas y áreas con
oportunidad de mejorar en razón al diseño del diagrama de tuberías e
instrumentación para cada lazo de control y lograr la automatización de todo el
sistema productivos para lograr dentro de la empresa repercusiones positivas.

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DESCRIPCION DEL PROCESO
La norma venezolana COVENIN 3049-93 Mantenimiento. Definiciones, lo define
como “aquellas siglas que identifican los sistemas productivos dentro de los cuales se
pueden encontrar dispositivos, equipos, instalaciones y/o edificaciones sujetas a
acciones de mantenimiento.” (p.1)
Al hablar de procesos de la industria azucarera debemos considerar dos elementos
importantes, la caña de azúcar (Saccharum officinarum L), en base a los cuales
podemos obtener azúcar refinada, pero para ello se debe seguir un proceso delicado y
minuciosa. En nuestro país la materia prima que utilizamos para obtener el azúcar es la
caña de azúcar debido a nuestra diversidad de climas y a que este producto se acopla
cien por ciento a nuestra zona. Los procesos que se deben seguir de manera general
para la obtención del azúcar son:
1. Módulo de Alimentación y Molienda.
2. Módulo de Purificación Y Clarificación.
3. Módulo de Evaporación y Cristalización de azúcar.
4. Centrifugación Secado y Envase.
Aun así, este esquema puede variar y esto depende del proceso que se desarrolla
dentro de la planta. En los procesos de C.A. Central La Pastora, el procesamiento de la
caña de azúcar para su refinamiento, con la apertura de la romana central y varias
romanas periféricas para el recibo de la caña, la molienda inicia el ingreso de caña los
primeros días esto permite moler las 24 horas del día. La producción de azúcar se
empieza con azúcar crudo y posteriormente en la refinería con la producción de azúcar
refino, se determina que el periodo de molienda de la caña y se continuó con la
producción de azúcar refino, con lo cual se debe cumplir una producción estimada de
180-220 Ton/h en total, para lo que se debe reprocesar azúcar crudo y realizar el
proceso de refinado. El volumen de caña recibida y procesada anual es de
aproximadamente 186.185,87 toneladas métricas, con un promedio de molienda diario
de 2441,82 toneladas métricas. El rendimiento de azúcar promedio por tonelada
fabricando azúcar crudo y refinado fue de 117,09 kilogramos.

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Figura 2. Esquema de la Fabricación del Azúcar.
Patio de Caña
La caña que llega del campo en canastas remolcados por tractores o cabezales, se
muestrea por medio de una sonda mecánica denominada “Core Sampler” con la
finalidad de determinar sus características de calidad como el contenido de sacarosa,
fibra y nivel de impurezas. A continuación, la caña se pesa con básculas electrónicas y
se conduce a los patios donde empleando un sistema de grúas se almacena a granel. Es
importante realizar esto de forma rápida ya que si se deja mucho tiempo sin procesar
los tallos de caña van perdiendo la sacarosa. Luego se pasa directamente a las mesas
de caña para después dirigirla al conductor de caña que alimenta a las picadoras. Una
de las mesas dispone de un sistema de lavado con agua, con el objetivo de remover las
impurezas que trae la caña consigo y evitar su entrada al proceso.
Picadoras de Caña
La caña es transportada por un sistema de conducción de tablillas hacia las
picadoras, las cuales son ejes colocados sobre el conductor, accionados por turbinas de
vapor y provistos de cuchillas (Niveladoras 36 cuchillas-Picadora 1 46 cuchillas -

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Picadora 2 72 cuchillas) que giran, bajo las cuales se hace pasar la caña, que se
fracciona abriendo las celdas para facilitar la extracción del jugo que contiene. Los
conductores están provistos de un control de velocidad que forman parte de un sistema
de control automático de alimentación del primer molino, para impedir la formación
de tacos y controlar además la capacidad de molienda programada.
Molinos y Coladores
La caña preparada por las picadoras llega a la etapa de molienda, la cual está
constituido por varias unidades de molinos, en los cuales se hace pasar la caña y
mediante presión de unos rodillos se extrae un gran porcentaje del jugo que se recolecta
en canoas y en tanques. Se utilizan varios molinos con el propósito de tratar de extraer
la mayor cantidad de jugo posible de la caña.
En el recorrido por la etapa de molinos, después de que la caña pasa por el primer
molino, se le agrega agua y jugo recirculado de la misma con la finalidad de disolver
la mayor cantidad de sacarosa todavía presente y así aumentar la extracción de esta en
el material fibroso que sale de cada unidad, así de esta manera el material que llega al
siguiente molino tiene una menor cantidad de sacarosa y así sucesivamente, a este
proceso se le denomina maceración o imbibición. Al final de este proceso solo queda
la fibra de la caña (bagazo) utilizada.
El jugo obtenido del pasado por los molinos es recolectado y pasa al siguiente
proceso mientras que el bagazo que sale del último molino (que contiene ya muy poca
sacarosa) se conduce a las calderas para que sirva como combustible y produzca vapor
de alta presión que se emplea en las turbinas de los molinos para lograr su movimiento
y en los turbo generadores para producir energía eléctrica requerida. El vapor de escape
de las turbinas se emplea en las operaciones de evaporación y cocimiento de los jugos
azucarados. Como el jugo que se obtiene de los molinos todavía tiene pequeñas
partículas que no son necesarias, se pasa el jugo por unos coladores con el fin de que
el jugo que llega al siguiente proceso sea lo más puro posible.

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Sulfitación y Alcalinizado
El jugo que se sale de los coladores se llama jugo diluido o mixto y tiene un pH de
5.5. Este todavía mantiene algunas impurezas y por esto es sulfitado en torres de
absorción que producen sulfito en contracorriente para eliminar los compuestos
formadores de color, este jugo se llama jugo sulfitado y tiene un pH alrededor de 4.7.
Al jugo sulfitado se le añade una lechada de cal para neutralizar la acidez e iniciar
los procesos de floculación que permiten la separación de los sólidos no azúcares que
han entrado con la caña. Este jugo se alcaliniza a un pH de 7,4 a 7,6. Generalmente se
cuenta con un proceso donde se monitorea la cantidad de cal disuelta y su densidad.
Calentamiento y Clarificación
El jugo alcalinizado (Temperatura de Jugo Encalado °C) se calienta con vapor en
intercambiadores de tubo y coraza hasta una temperatura de 102-105 °C y se dispone
en tanques clarificadores se retiene durante tres horas, donde los sólidos no azúcares
floculados por la alcalización y el calentamiento se precipitan por gravedad en forma
de un lodo llamado cachaza. De esta manera el jugo y la suspensión son separados. El
jugo clarificado sobrante se pasa por tamices finos para remover partículas y se envía
a los evaporadores.
Filtración
Los lodos o cachaza contienen azúcar y para retirársela se someten a un proceso de
filtración al vacío. Inicialmente a los lodos se les agrega bagacillo, cal y floculante para
aumentar su filtrabilidad y son bombeados hacia filtros rotatorios al vacío donde se
separan los sólidos del jugo resultante. En el filtro se aplica agua caliente con boquillas
aspersoras para minimizar la cantidad de sacarosa residual en la cachaza. La materia

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sólida o torta del filtro se conduce por medio de gusanos sin fin para que sea recogida
en vagones para pesarla y disponerla en el campo como estabilizador de suelos pobres
en materia orgánica. El jugo turbio resultante de este proceso de filtración es enviado
nuevamente a los tanques de jugo alcalizado para su tratamiento.
Evaporación
El jugo clarificado todavía mantiene una gran cantidad de agua, por lo que pasa a
los evaporadores, con un contenido de sólidos de 15 brix, se concentra por evaporación
de múltiple efecto y se entrega con un brix de 60 a 65. En este proceso se utilizan varios
tanques para ir disminuyendo su presión, lo cual cambia su temperatura para poder
volver a utilizar el vapor y así obtener cada vez menos cantidad de agua. Este jugo
concentrado se denomina meladura. Esta debe ser extraída del proceso en el momento
de su máxima concentración de sacarosa. Cada evaporador está provisto de
instrumentación y equipo de control que permite medir el nivel de jugo en las
calandrias, temperatura, alimentación, etc. También se cuenta con un sistema de
extracción de vapor (bombeado hacia las calderas) para mejorar la eficiencia del
proceso. Es necesario sacar del proceso los gases no condensables.
Clarificación de la meladura
La meladura se somete a una segunda clarificación por flotación con ácido fosfórico,
floculante, cal y aire para separarle la espuma que contiene los sólidos no azúcares que
no se eliminaron en la clarificación inicial del jugo alcalizado. La meladura es
previamente sulfitada en torres de absorción de dióxido de azufre y es enviada a los
tanques de alimentación de los tachos (evaporadores de simple efecto), para
concentrarla y lograr la cristalización de la sacarosa para darle el aspecto tal y como se
conoce del producto final.

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Cristalización
La sacarosa contenida en la meladura se cristaliza llevándola hasta la zona meta
estable de sobresaturación por evaporación al vacío en equipos denominados tachos.
En este proceso se controla la calidad del producto ya que depende de la temperatura y
de la velocidad con que se mezcle la meladura en los tachos.El material resultante que
contiene líquido (miel) y cristales (azúcar) se denomina masa cocida.
Centrifugación
Los cristales se separan del resto mediante fuerza centrífuga en tambores rotatorios
que contienen mallas en su interior. La velocidad de la centrífuga depende de factores
como temperatura, impurezas presentes, sobresaturación, entre otros. Durante el
proceso de centrifugado, el azúcar se lava con agua caliente para eliminar la película
de miel que recubre los cristales y se descarga para conducirla al secador. Para
cristalizarlos, se utilizan cristalizadores, cuya velocidad depende de la sobresaturación,
temperatura, área del grano y el grado de impurezas. La miel que sale de las centrífugas
se bombea a tanques de almacenamiento de mieles de los tachos para posteriores
cristalizaciones en los mismos. Al cabo de tres cristalizaciones sucesivas se obtiene
una miel agotada o miel de purga que se retira del proceso y se comercializa para
alimentación de ganado y/o como materia prima para la producción de alcoholes.
Secado
El azúcar húmedo que sale de las centrífugas se transporta por elevadores y bandas
para alimentar la secadora, que consiste en un tambor rotatorio inclinado en el cual el
azúcar se coloca en contacto con aire caliente que entra en contracorriente. El aire se
calienta con vapor en intercambiadores tipo radiador y se introduce a la secadora con

19
ventilador de tiro inducido. El azúcar seco sale por el extremo opuesto de la secadora,
donde se instala una malla clasificadora para remover los terrones de azúcar.
Etapa I: Descripción del Proceso Productivo
La Gerencia de Producción es la encargada de transformar la materia prima (caña
de azúcar) en el producto terminado azúcar refino, este proceso es llevado a cabo con
un alto grado de conciencia en lo que se refiere a Calidad y Productividad. La Gerencia
de Aseguramiento de la Calidad audita y normaliza todo el proceso productivo, a través
de controles rigurosos garantiza el cumplimiento de las normativas y especificaciones
establecidas a nivel nacional e internacional en la producción de alimentos para el
consumo humano y por medio de sus acciones que logramos un producto de excelente
calidad para nuestros clientes, contando para ello con laboratorios altamente
tecnificados
El azúcar en el Central Azucarero La Pastora C.A. (Carora) se obtiene a partir de la
caña de azúcar. Para su extracción se requiere de un largo proceso, desde que la semilla
de caña germina hasta que el azúcar se comercializa nacionalmente
Nuestro proceso productivo se inicia con la evaluación de la caña de azúcar que
ingresa al Central Azucarero La Pastora C.A. (Carora), provenientes de las fincas
aledañas a la empresa, para determinar la calidad de la caña de azúcar y su rendimiento.
Luego los camiones pasan a la zona de romana para ser pesados y de esta manera
cuantificar la caña que se arrima diariamente. La caña es descargada en mesas para ser
llevada a un proceso de preparación, donde es picada con unas cuchillas para ser
conducida por los transportadores al desfibrador. Allí se completa el desmenuzado de
la fibra de la caña, la cual está preparada para el proceso de molienda
Se conduce la caña a un tándem de molinos (conformado por 6 molinos) accionado
por turbinas de vapor, de donde se obtiene el jugo que contiene la sacarosa y el bagazo
que es el primer subproducto. El bagazo es empleado como combustible en las calderas
para la generación de vapor. El jugo de los molinos pasa a un proceso de Clarificación

20
cuya función principal es eliminar la máxima cantidad de impurezas del jugo mixto. El
jugo mezclado o mixto obtenido en los molinos, que contiene una gran cantidad de
impurezas en suspensión, es sometido a un proceso de clarificación mediante el empleo
de cal hidratada, calentamiento a 102°C a 105°C y polímeros como agentes
secuestrantes.
El jugo mezclado pasa a los clarificadores donde se separan las impurezas por
decantación del jugo. En este proceso obtenemos un jugo clarificado el cual es evaluado
para mantener bajo control los parámetros de calidad El jugo clarificado, que contiene
aproximadamente un 15% de sólidos solubles y un 85% de agua, es sometido a un
proceso de Concentración a través de los Equipos de Evaporación. El jugo concentrado
recibe el nombre de meladura, La meladura alimenta a los tachos donde se realiza la
cristalización.
Proceso de Producción del Azúcar Crudo
La Cristalización del Azúcar se lleva a cabo en equipos denominados tachos (los
cuales son evaporadores de un solo efecto), estos evaporan gran parte del agua de la
meladura hasta satura. El tacho descarga una masa cocida conformada por cristales y
miel, se descarga a los cristalizadores para continuar su agotamiento por descenso de
la temperatura y movimiento.
Concluida la cristalización, la masa cocida se descarga por gravedad a las
centrífugas para separar los cristales de la miel, se obtiene el azúcar en forma
moscabada y la miel es almacenada para ser utilizada posteriormente en el proceso
hasta lograr el máximo agotamiento de las mismas. La miel del último cocimiento se
retira de la factoría como subproducto con el nombre de melaza. La melaza (último
subproducto) se almacena para la venta como materia prima en la producción de
alcoholes, alimentos para ganado y otros. El azúcar moscabado pasa a la refinación.

21
Proceso de Refinación de Azúcar Crudo
La refinación del azúcar crudo implica la disolución del azúcar con agua caliente
para obtener una solución llamada Licor, la cual se somete a un proceso de purificación
empleando ácido fosfórico, cal, calentamiento, aireación y floculantes químicos
(catiónico y aniónico); luego de este tratamiento el Licor pasa por una clarificadora
para la eliminación por flotación de las impurezas insolubles. El Licor Clarificado es
filtrado para eliminar pequeñas impurezas insolubles que no fueron removidas en la
clarificación.
El Licor filtrado alimenta los tachos de Cocimiento de Refino, para retirar gran parte
del agua que contiene. Al producirse la saturación se provoca la cristalización de donde
se obtiene masa cocida de refino.
La masa de cristales y miel, denominada templa pasa al proceso de Centrifugación,
ésta se descarga en los equipos denominados centrífugas, en donde es separado el
cristal de su miel madre. El azúcar es enviado al secador para retirar la humedad y la
miel es recirculada a los tachos para someterla a una nueva cristalización. Esta
operación se realiza durante tres ciclos, es decir producimos templas A, B, y C. La
Gerencia de Producción de la empresa, garantiza el mejoramiento continuo de los
procesos.
El azúcar de refino es transportado hacia unos secadores rotatorios a través de los
cuales circula una corriente de aire caliente que elimina la humedad contenida en el
producto. Luego la azúcar seca pasa hacia la tolva de alimentación de las máquinas de
envase, con las cuales se llenan los sacos de 50 Kg. de peso así como también se envasa
azúcar de 1 kilo para el consumidor más importante, la familia venezolana.
El azúcar es almacenado, clasificado y luego despachado a los diferentes clientes en
las diferentes presentaciones. Todos los almacenes han sido especialmente
acondicionados para garantizar las óptimas condiciones de cada uno de los productos
que allí se almacenan, así como facilitar y hacer más efectivo el manejo de mercancía
y su distribución en el área correspondiente

22
Diagrama de Flujo de Proceso Productivo
Para tener un mejor representación de las operaciones que se llevan a cabo en la
empresa y así poder conocer un poco más sobre su proceso productivo; se realizó un
diagrama de flujo de procesos, lo que Burgos (2005), define como “la representación
gráfica del orden de todas las operaciones, transportes, inspecciones, demoras y
almacenajes que tiene lugar durante un proceso.”(p. 40). Este diagrama es una
representación esquemática y gráfica de un algoritmo, el cual muestra un sistema como
una red de procesos funcionales los cuales están conectados entre si. Este diagrama de
flujo tiene un basamento en la utilización de diversos símbolos, los cuales representan
operaciones específicas sobre el proceso productivo. En el Cuadro 7 se muestran los
símbolos que constituyen el diagrama de flujo.
Cuadro 1. Simbología que Integran el Diagrama de Flujo de Proceso
Simbología que Integran el Diagrama de Flujo de Proceso
Símbolo Descripción
Operación: Ocurre cuando se cambian intencionalmente las características
físicas o químicas de un objeto, cuando se arregla o prepara una actividad.
También cuando se da o recibe información, se traza un plan o se hace un cálculo.
Inspección: Tiene lugar cuando un objeto es examinado para ser identificado o
para verificar la conformidad de acuerdo a estándares establecidos.
Transporte: Sucede cuando un objeto es trasladado de un lugar a otro, excepto
cuando dicho traslado forma parte de una operación.
Almacenaje: Ocurre cuando un objeto se resguarda y protege contra un traslado
no autorizado, para que el objeto pueda ser sacado de este almacenaje es necesario
una orden.
Demora: Se origina cuando las condiciones no permiten la inmediata realización
de la siguiente acción planificada.
Actividad Combinada: Para identificar actividades realizadas conjuntamente se
combinan sus símbolos.
Nota. Tomado de Burgos (2005). Ingeniería de Métodos (p. 32).

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DIAGRAMA DE FLUJO DE
PROCESO DE AZÚCAR
Fecha: 10/10/2017
Pág. 1/1
Inicia en: Recepción de Caña de Azúcar Finaliza en: Almacén de Producto Terminado
Elaborado por: Revisado por:
Grupo N° 5 Ing. José Pedro Pérez
Fecha: 10-10-2017 Fecha: 11-10-2017
Grafico 1. Diagrama de flujo de proceso productivo

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INGENIERÍA DE DETALLE
Descripción del Proceso y Distribución de la Planta
En efectos Burgos (Ob. Cit), afirma que un diagrama de recorrido consiste en un
plano del área estudiada, hecho a escala, con las áreas de trabajo guardando la correcta
relación entre si, ahora bien por las observaciones hechas en el área, se trazan las
trayectorias de los desplazamientos de los materiales, piezas, productos u operaciones
objeto del estudio, utilizando algunas veces los símbolos del Diagrama de Proceso para
identificar las actividades que se realizan en los diferentes puntos del proceso se
presenta en un plano en 3D de tal manera que al lector le sea más entendible la
compresión del tema:
Donde:
1-Pesado y muestreo
2-Proceso de descarga
3-Difusión
4-Saturación
5-Evaporación
6-Proceso al Vacío
7-Centrifugación

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I-Pesado y Muestreo:
Una vez dentro de la fábrica pone a tierra los camiones conducen sobre un puente
basculante donde su peso bruto se mide automáticamente. Al mismo tiempo una
muestra de la carga particular se toma para determinar el porcentaje del azúcar y la
cantidad de vicia en la carga total. La vicia puede consistir en la caña de azúcar. Se
deduce del peso bruto de la carga para determinar el peso neto de la caña limpia
entregado. Generalmente se paga por la tonelada de la caña limpia entregada basada en
una escala que se relaciona con el contenido de azúcar entregado.
II-Proceso de descarga:
Hay dos sistemas de descargar, el descargar seco y la descarga en húmedo (con
adición de agua) Cuando es seca, la caña es transportada del camión por una serie de
bandas transportadoras a los silos al aire libre donde se almacena. Por el contrario, la

26
descarga húmeda se lava del camión por medio de una gran cantidad de agua. La caña
se transfiere de los silos a la fábrica por medio del agua. En el camino al proceso de
producción, las piedras y la hierba se quitan en una serie de los colectores de piedra y
de hierba. La caña se lava a fondo antes de procesarla para quitar todos los rastros de
arcilla y arena.
III-Difusión:
El azúcar está dentro de la caña y tiene que ser extraída. Para extraer el azúcar la
caña primero se corta para arriba.
El azúcar entonces es extraído de la caña difundiéndola hacia fuera con el agua
caliente. Esto se hace en un recipiente grande diseñado especialmente para este
propósito. Los trozos de la caña se alimentan adentro continuamente en un extremo y
el agua caliente en el otro extremo.
Una solución del azúcar emerge a partir de un extremo, y las cañas agotadas de la
caña emergen del otro. La caña, o la pulpa, se mezclan con la melaza es secada y
vendida. La solución ahora dejada para continuar para el resto del proceso se refiere
como el jugo crudo. Esto contiene el azúcar del cerca de 14% y es negro en color.

27
IV.-Saturación:
En la etapa de la difusión otras sustancias se extraen de la caña así como el azúcar.
Pero antes de que el azúcar se pueda producir en una forma cristalina blanca es
necesario quitar estos no azúcares como sea posible. Esta parte del proceso se refiere
como purificación del jugo. Las materias primas principales usadas en la purificación
son gas (CO2) que se extrae a partir de la cal que son conseguidas quemándose la piedra
caliza en un horno. Estas sustancias se agregan al jugo que hace que los componentes
que no son azucares precipiten fuera de la solución, el material sólido entonces se filtra.
Después de la purificación del jugo el jugo tiene un color amarillo claro.
V-Evaporación:

28
El jugo purificado es una solución del azúcar que contiene aproximadamente 14%
y no azúcares del 5%. Es necesario ahora concentrar esta solución. Esto es hace
hirviendo el agua de la solución en los recipientes grandes conocidos como
evaporadores. Al entrar en los evaporadores la solución contiene azúcar de
aproximadamente 14%. En irse de estos el contenido de azúcar es aproximadamente
del 70%.
VI-Proceso al Vacío:
Para dar vuelta al azúcar en una forma cristalina es necesario ahora todavía evaporar
más agua. Esto se hace en una temperatura y una presión reducidas en los recipientes
grandes conocidos como cacerolas de vacío. El jarabe se alimenta a las cacerolas y
como se evapora el agua, los cristales del azúcar comienzan a crecer. Cuando la
cacerola está llena contiene cerca de 50 toneladas de una mezcla de los cristales de
azúcar en jarabe. El contenido entonces se descarga en los recipientes que son muy
conocidos como los cristalizadores.

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VII-Centrifugación:
El paso siguiente en la operación es separar el azúcar del jarabe. Esto se hace en las
máquinas automáticamente controladas conocidas como centrífugas. En ellas el jarabe
se hace girar apagado y los cristales del azúcar permanecen. El azúcar mojado después
se seca, se refresca y se envía a los silos grandes del almacenamiento en montón que
pueden contener hasta 50.000 toneladas. El jarabe de las centrífugas todavía contiene
mucho de azúcar disuelta. Este jarabe se pasa a través de dos etapas que hierven más,
para todavía extraer más azúcar. El jarabe final del cual es no más práctico o económico
extraer más azúcar se conoce como melaza. Contiene un poco de azúcar junto con los
no azúcares que no fueron quitados en la etapa de la purificación del jugo. El tiempo
total de la remolacha que se convierta en azúcar blanca es cerca de doce horas.
Dependiendo del contenido del azúcar de la remolacha, 100 toneladas de la caña darán
aproximadamente 12-14 toneladas de azúcar y 3-4 toneladas de melaza.
Observación:
Para este presente trabajo se considerará tres efectos, en este caso práctico el
diagrama de flujo muestra 4 efectos. La materia prima utilizada es remolacha de azúcar,
a continuación, se detallará como seria al utilizar caña de azúcar en relación a las
maquinarias y sistemas de control utilizados.

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Instrumentos, Maquinarias y Equipos utilizados
En la C.A. Central Azucarero La Pastora, luego del inventario y codificación de los
instrumentos máquinas y equipos se procedió a su descripción detallada, estas se
encuentran constituidas por partes que permiten su funcionamiento, es así como
además de conocer la cantidad de objetos, también se conocieron los componentes de
estos objetos, para que se pueda efectuar el mantenimiento de forma detallada y
completa, ya que si falla una de sus partes se puede paralizar completamente o trabajar
de forma deficiente, siendo ésta la razón principal por la que se realizó la desagregación
de los equipos. El contenido de datos que presenta el formato de desagregación de
máquinas y equipos es el siguiente:
Maquinaria y Equipos Cantidad
Banda Transportadora 1
Sin Fin Corto de Moscabado 1
Sin Fin Largo de Moscabado 1
Mingler de Afinación 1
Mezclador de A y B 1
Centrifugas de A y B 9
Sin Fin de azúcar Afinada 1
Bomba de miel 2
Bomba de transferencia 2
Agitador de Disolutor 3
Clarificador de Licor 3
Molinillo 2
Total 27
Se señalan las características básicas de la máquina y sus componentes y se
contempla toda aquella información referente a los datos de capacidad del equipo.

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REGISTRO DE EQUIPOS
Fecha: 10/10/2017
Pág.: 1 de 3
Datos de la Máquina
Nombre Marca
Banda Transportadora
Sin Fin Corto de Moscabado
Fabricación Propia
Datos del Fabricante
Nombre Dirección
Central Azucarera La Pastora C.A.
Sin Fin Corto de Moscabado
Carretera Panamericana Km. 495, La Pastora,
Edo. Lara.
Especificaciones y Características
En la banda se determina el flujo másico del azúcar
crudo que entra a la fábrica por una báscula de
marca Miltronic en la que se ofrece un pesaje
continuo en línea, la banda tiene un cepillo de
limpieza ubicado en la parte inferior, el cual retira
el material adherido a la misma en el punto de
descarga.
Funcionamiento Observaciones
La banda transporta el azúcar moscabado y
determina el flujo másico del azúcar crudo que
entra al proceso de afinación, a continuación el
crudo es depositado en un equipo llamado Mingler.
Verificar que exista capacidad en el mingler de
afinación y en el mezclador de A y B para el
material afinado.
El sin fin corto controla la cantidad de material
moscabado proveniente de la tolva que va a entrar
al proceso. Este tornillo es de un solo tramo por ser
de longitud corta, es de canal y de tubería de hierro.
Este sin fin alimenta al sin fin largo y se controla
manualmente en el tablero de control.
Funcionamiento Observaciones
Se emplea con el fin de transportar el crudo desde
la tolva de azúcar moscabada, en este sin fin se
controla el flujo del azúcar para luego enviarlo al
sin fin largo.
Comprobar el correcto funcionamiento del motor
y del tornillo antes de vaciar la materia prima.

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REGISTRO DE EQUIPOS
Fecha: 10/10/2017
Pág.: 1 de 3
Sin Fin Largo de Moscabado
Este sin fin recibe el material moscabado que viene del sin fin corto,
este controla la cantidad de material que se incorporará al proceso a
través de la banda. Este tornillo es de dos tramos, es de canal y de
tubería de hierro, se controla manualmente en el tablero de control.
Su función es Transportar el material moscabado proveniente del sin
fin corto para transportarlo hacia la banda transportadora que lo lleva
hacia el mingler.
Mingler de Afinación
Es un equipo utilizado para hacer mezclas por medio del movimiento
de paletas revolvedoras en donde se mezcla el crudo con agua o miel
o sirope, a una temperatura comprendida entre 65°C – 75°C, el
tiempo mínimo de retención de mezcla en el mingler es de
aproximadamente 15 minutos. Se encarga de remover la película de
miel que rodea el cristal causante del color externo, para facilitar que
sea retirada en la afinación, el minglado finaliza con la descarga del
magma en el mezclador.
Mezclador de A y B
Este equipo está constituido por dos secciones con dos revolvedores.
El revolvedor inferior consta de 7 tramos o ejes con paletas y el
revolvedor superior tiene 6 ejes con paletas giratorias las cuales
ayudan a mantener en suspensión el magma de afinación formada,
con el fin de homogenizar la mezcla. Recibe el magma de afinación
y sirve de alimentador a las centrifugas. Posee unas paletas giratorias
que ayudan a mantener en suspensión el magma de afinación, con el
fin de homogenizar la mezcla.
Centrifuga de A y B: (Western States Machine Company)
Máquina cilíndrica que gira a una velocidad comprendida en (600 –
1200) r.p.m., separa la miel que recubre el cristal, a través de un
lavado con agua a una temperatura comprendida entre 90°C y 95°C,
e inyecta dos lavados de agua por ciclo de centrifugación. Separan
la miel adherida al cristal de azúcar y se lavan con agua para obtener
el azúcar afinado libre de miel y listo para comenzar el proceso de
refinación.
El sin fin de azúcar afinada: o sin fin de A y B es de canal y de
tubería de hierro, posee 6 tramos con soportes. Este sin fin se
encarga de transportar el azúcar afinado descargado de las
centrifugas que es llevado al elevador de A y B, se controla
manualmente en el tablero de control. Tiene como función
transportar el azúcar afinada proveniente de las máquinas centrifugas
hasta el elevador de A y B.

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REGISTRO DE EQUIPOS
Fecha: 10/10/2017
Pág.: 1 de 3
Bomba de Miel: (Viking Pump)
Estás bombas son de voluta o carcaza de hierro dentro del cual gira
el eje principal. La rotación del eje determina cuál de las conexiones
es la de aspiración y cuál la de descarga. , estas tienen un resorte de
estopas para mantener una carga constante en la empaquetadura.
Tienen como función bombear y alimentar los tanques de miel rica
y de miel pobre. Funcionan tanto en el sentido de las agujas del reloj
como en sentido contrario.
Bomba de Transferencia: (Goulds Pumps)
Estás bombas son de voluta o carcaza de hierro fundido en el cual
gira el eje de acero inoxidable, dispone de unos álabes para conducir
el fluido, que por efecto de la fuerza centrífuga es impulsado por la
fuerza hacia las tuberías de salida que van hacia los pre-
evaporadores. Tiene como función bombear y transferir el jugo
clarificado que alimenta a los pre-evaporadores.
Agitador de Disolutor:
Posee un agitador con aspas de acero que mantienen el licor en
constante movimiento para asegurar y acelerar la disolución.
Mediante procesos físicos y químicos se retiran las impurezas en el
licor hasta alcanzar un ≥ 98,00% de pureza y un pH entre 6,8-7,00.
La temperatura del agua de disolución debe ser ≥ 90°C. En el tanque
disolutor se agita violentamente el afinado en agua caliente hasta
lograr su disolución total, hasta obtenerse el llamado Licor Disuelto.
Molinillo:
Es de fabricación propia, posee un cilindro de mezcla de una
capacidad de 7 kg, en donde es agregado el alcohol y el azúcar de
refino que a su vez es molido por un tiempo aproximado de 2 horas.
Es impulsado por la acción de un rotor ubicado en la parte superior.
Mezclar la sustancia formada por azúcar de refino molida mezclada
con una cantidad de alcohol hasta obtener cristales de tamaño
microscópicos que sirvan de núcleo a los cristales de azúcar.
Clarificador de Licor:
El clarificador posee un tanque o cajón rectangular en donde se
mantiene la mezcla, en el cual se separan los sólidos insolubles del
licor, las impurezas son extraídas por la parte superior por medio de
unas paletas de arrastre, mientras que el licor es extraído por la parte
inferior hacia los filtros. Equipo en el cual las impurezas que flotan
son retiradas, extrayéndose el licor por la parte inferior
completamente claro, brillante y con una apreciable reducción del
color,

34
Instrumentos Utilizados:
La implementación de equipos de control permite garantizar la seguridad en la
planta y la recopilación de información de todo el proceso para validar que esta opere
correctamente. En este apartado se presenta toda la información referente a los sistemas
de control para cada zona de la planta. Por este motivo se han descrito todas las
variables manipuladas y medidas para cada elemento del equipo, las arquitecturas de
control, los elementos de análisis y la medida de cada parámetro analizado en el equipo.
Al diseñar los planos de control se ha procurado no sobre-especificar el sistema para
evitar gastos innecesarios. Los instrumentos básicos que forman el sistema de control
son los siguientes:
Sensor: es el primer elemento que tendrá un lazo de control. La función del sensor
es la de medir las variables físicas o químicas del sistema.
Transmisor: Instrumento que tiene por función convertir la lectura de un sensor a
una señal digital estándar que pueda ser transmitida.
Controlador: El controlador recibe la señal de la variable medida y lo compara con
el valor consigna establecido, emitiendo una acción correctora. Este controlador puede
ser proporcional, proporcional integral o proporcional integral derivativo.
Transductor: Instrumento que convierte una señal eléctrica en una señal neumática
para enviar la señal al elemento final de control.
Elemento final: Instrumento que actúa sobre la variable manipulada.
Para la nomenclatura y simbología se han seguido las normas ANSI/ISA-S5.1
(Instrument Society of America). A continuación, se muestran algunos ejemplos de
información que nos encontraremos en los planos de simbología:

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Diagrama de Bloque del Proceso Productivo
Tomando como base la industria para la producción de azúcar a partir de la caña de
azúcar tenemos el siguiente Diagrama de bloques:
DIAGRAMA DE BLOQUE DE
PROCESO DE AZÚCAR
Fecha: 10/10/2017
Pág. 1/1
Inicia en: Recepción de Caña de Azúcar Finaliza en: Almacén de Producto Terminado
Elaborado por: Revisado por:
Grupo N° 5 Ing. José Pedro Pérez
Fecha: 10-10-2017 Fecha: 11-10-2017
Grafico 2. Diagrama de Bloque de proceso productivo

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Capacidad Instalada Capacidad de Producción y Sistema de Control
Actualmente en la C.A. Central la Pastora, la capacidad instalada para la zafra de
producción de 2017-2018 es procesar 6.000 toneladas diarias con un récord de
producción anual de 1.100.000 toneladas, sin embargo actualmente la planta opera bajo
contingencia debido a la poca cantidad de materia prima para procesar lo que
disminuye la tasa actual de producción en un 37,54 % por lo cual procesa actualmente
al año un total de 413.0000 toneladas al año con una disminución notable en el
procesamiento diario a una cantidad de 80 a 100 toneladas de caña molida diariamente
muy por debajo del estándar preestablecido de 180 a 220 toneladas diarias. Como se
muestra en la siguiente figura:
Las operaciones en los tachos tienen como finalidad:
1. Concentrar la meladura que se les alimentan hasta un nivel de
sobresaturación tal que permita un rápido crecimiento de los granos.
2. Agotar progresivamente los materiales mediante una operación por etapas.
3. Lograr como producto final un azúcar granulado de tamaño tal que cumpla
los requisitos normados.

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Etapa II. Estudio Variables del Proceso (Rangos y Escalas)
El presente proyecto nos permitirá conocer y determinar cuáles son las variables
del proceso a estudiar para establecer un diagnóstico de la situación actual y diseñar
con esta información las mejoras en los lazos de control para desarrollar el
Diagrama de Tuberías e Instrumentación del proceso en la empresa C.A. Central
Azucarero La Pastora en cuanto a los rangos y escalas de trabajo empleadas para la
variables involucradas en los sistemas de control, para posteriormente aumentar la
eficiencia con las herramientas necesarias teniendo resultados óptimos.
Metas Valores deseados en el Proceso
Las variables a controlar se seleccionaron utilizando varios criterios, dentro del
proceso de producción del azúcar en la C.A. Central Azucarera La Pastora, además
de los equipos e instrumentos empleados bajo los estándares, especificaciones y
servicios requeridos (electricidad, agua, vapor aire comprimido), el costo de
operación de los equipos y maquinarias, tamaño del equipo, ámbitos de trabajo de
las variables y lo más importante aún la seguridad en el proceso. La temperatura, el
flujo volumétrico, la presión, peso, densidad, nivel de Ph y Nivel de un líquido
dentro del tanque que bien puede ser el jugo encalado, la miel, la melaza entre otros,
que son las variables comúnmente más utilizadas en el procesamiento del azúcar.
De las variables anteriores, quizás las variables que más se controla en el proceso
es la de flujo del líquido a través de los tanques y tuberías la cual se controla
mediante válvulas de actuadores eléctricos y válvulas manuales, del mismo modo
no se ve afectado en el proceso por las variables tales como presión y temperatura
y de ser así la perdida es depreciable, el nivel de dificulta para modelar el proceso
es muy bajo, obteniéndose un modelo de primer orden con retardo. De igual forma
se maneja una variable de análisis la cual es el Brix, que son los sólidos solubles
expresados en w/w de azúcar pura en el agua del jugo encalado. Los sólidos solubles

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de un jarabe final son determinados a través de la relación de densidad por un
hidrómetro con una escala de Brix. Para tener una mejor comprensión del enfoque
que se le dio al presente trabajo de investigación fue necesaria la cuantificación de
los rangos de operación y las escalas del estudio, la cual ayuda a determinar aspectos
relevantes para el desarrollo del estudio de las variables involucradas en el proceso.
Medición de Presión:
Dentro de la Central Azucarera La Pastora C.A., la medición de presión, junto a
la de temperatura y nivel, son las variables de proceso más utilizadas en la
refinación del azúcar. Asimismo, dentro de la planta se emplea la medición de
distintos tipos de presión los cuales son:
– Presión relativa o manométrica.
– Presión absoluta.
– Presión diferencial.
En cuanto a las unidades utilizadas para las presiones, las más utilizadas son
“bar”, “kg/cm²”, “mm.c.a”, para la mayoría de los proyectos. En proyectos
americanos la unidad de presión por excelencia es el “psi” esta última empleada por
el Central Azucarero La Pastora C.A., en los controladores y en las indicaciones del
proceso en otros casos también se emplea la escala dual en Psi y Kpa.
Para definir la clasificación de las diferentes tecnologías, diversos autores
utilizan diferentes clasificaciones cada una de ellas basadas en diferentes conceptos.
Nosotros intentaremos hacer una clasificación acorde con las prácticas más
habituales de utilización. Así podemos hacer la siguiente clasificación en la
distribución de dispositivos de presión utilizados en la planta.
Indicadores locales de Presión: Los indicadores de presión o manómetros más
utilizados son los basados en el tubo “bourdon”. El tubo bourdon es un tubo de
sección elíptica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. Al
aumentar la presión en el interior del tubo, este tiende a enderezarse y el movimiento

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es transmitido a la aguja indicadora. El efecto es similar al producido por un
“matasuegras”. El metal solo se puede deformar dentro de un rango limitado para
evitar la deformación permanente. El material habitualmente utilizado suele ser
acero inoxidable o aleaciones especiales tipo hastelloy o monel. Los rangos de
utilización son desde 0 bar a cientos de bar.
Otra tecnología de medición local de presión, es con la utilización de
manómetros de Diafragma. El diafragma consiste en una o varias cápsulas
circulares conectadas rígidamente entre sí por soldadura, de forma que al aplicar
presión, cada cápsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos es
amplificada por un juego de palancas. Al aplicar presión, el movimiento se
aproxima a una relación lineal en un intervalo de medida lo más amplio posible con
un mínimo de histéresis y de desviación permanente en el cero del instrumento. Se
suelen emplear para pequeñas presiones.
Por último, otra forma de medición local es la basada en el principio del fuelle.
El principio es parecido al diafragma compuesto, pero basado en una sola pieza
flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento
considerable. Tienen como ventaja su gran duración y se suelen emplear para
pequeñas presiones.
Interruptores de Presión: Los interruptores de presión o presostatos, utilizan las
mismas tecnologías que los manómetros, con la diferencia que se les incluye un
contacto eléctrico calibrado a un valor de presión, de tal manera que dicho contacto
cambia de estado cuando el valor de la presión llega a dicho valor.
Transmisores de Presión: Este tipo de instrumentos de presión convierten la
deformación producida por la presión en señales eléctricas. Una diferencia respecto
a los anteriores es la necesidad de incluir una fuente de alimentación eléctrica,
mientras que tienen como ventaja las excelentes características dinámicas, es decir,
el menor cambio producido por deformación debida a la presión, es suficiente para
obtener una señal perfectamente detectable por el sensor.

40
Medidas de Caudal:
Las medidas de caudal, en la Central Azucarera La Pastora C.A., tienen una gran
importancia dentro del proceso ya que se utilizan habitualmente para control del
mismo y para medidas de contabilidad (facturación, importación/exportación de
productos, etc.), por lo que la selección de la mejor tecnología tiene una gran
implicación.
Así, por ejemplo, los caudalímetros se utilizan para contabilizar productos dentro
de la propia planta, con el exterior, etc. En cuanto al control de procesos, la
medición de caudal es imprescindible para poder realizar control automático, así
como para optimizar rendimientos en las unidades de producción aplicando
balances de materia. A continuación, se incluye una gráfica representativa de las
diferentes tecnologías y su porcentaje de utilización.
Hay muchas formas de diferenciar los diferentes tipos de mediciones de caudal,
siendo una de ellas la siguiente:
– Medidores Deprimógenos
– Medidores de Área Variable.
– Medidores de Desplazamiento Positivo.
– Medidores Másicos.
El método más ampliamente utilizado para la medida de caudal en las plantas de
proceso es el utilizado por presión diferencial. Para esto se utilizan elementos
primarios del tipo:

41
– Tubos Venturi.
– Toberas.
– Tubos Pitot.
– Placas de orificio.
– Tubos Annubar.
Dentro de los anteriores, el sistema de menos costo para la empresa Central
Azucarero La Pastora C.A., y utilizado son las placas de orificio. Los elementos
deprimógenos están basados en crear una restricción en la tubería al paso de un
fluido, lo que hace aumentar la velocidad disminuyendo al mismo tiempo la presión,
permaneciendo la energía total (cinética, potencial e interna) constante.
En definitiva, el cálculo del orificio es un cálculo hidráulico basado en el teorema
de Bernoulli, que dice como resumen, que el caudal es proporcional a la raíz
cuadrada de la presión diferencial. Como se puede entender perfectamente, estos
elementos requieren de un transmisor de presión diferencial para medir la presión
antes y después del elemento, y así poder sacar el caudal, ya que una presión
diferencial es función del caudal.
Las principales ventajas de estos elementos se pueden enumerar en:
– Sencillez de construcción, no hay partes móviles.
– Tecnología sencilla.
– De bajo costo para grandes dimensiones de tuberías.
– Válidos para casi todas las aplicaciones.
Las principales desventajas de estos elementos se pueden enumerar en:
– No válidos para condiciones de proceso (presión, temperatura, densidad, etc.)
cambiantes.
– Producen caídas de presión no recuperables.
– Señal de salida no es lineal (hay que extraer su raíz cuadrada).
– Se necesita un flujo laminar, es decir, tramos rectos de tuberías antes y
después del elemento.
– Menos precisión que otras tecnologías.

42
Tubos Venturi: Los tubos Venturi son unos elementos primarios de caudal del
tipo Deprimógenos que se componen de tres partes bien diferenciadas, una sección
de entrada cónica convergente en la que la sección transversal disminuye, lo que se
traduce en un aumento de la velocidad del fluido y una disminución de la presión,
una sección cilíndrica en la que se sitúa la toma de baja presión, y donde la
velocidad del fluido se mantiene prácticamente constante, y por último una tercera
sección de salida cónica divergente en la que la sección transversal aumenta
disminuyendo la velocidad y aumentando la presión. Esta última sección permite la
recuperación de parte de la presión y por lo tanto de energía.
Las principales limitaciones de los tubos Venturi son su elevado coste y la
longitud necesaria para su instalación. Como ventaja principal tiene su baja pérdida
de carga, así como su buena precisión.
Toberas: Las Toberas presentan una entrada curvada que se prolonga en un
cuello cilíndrico, si bien el coeficiente de descarga es similar al del tubo venturi, la
caída de presión es similar a la de la placa orificio, en las mismas condiciones. Las
toberas son habitualmente utilizadas cuando se requiere una precisión mayor que la
que pueden aportar las placas de orificio.

43
Tubos Pitot: Los tubos Pitot son una de las formas de medir caudal más antigua.
Los tubos Pitot son instrumentos sencillos, económicos y disponibles en un amplio
margen de tamaños. Si se utilizan adecuadamente pueden conseguirse presiones
moderadas, y aunque su principal aplicación sea para medir la velocidad del aire,
se usan también para medir el caudal en grandes conductos y con cualquier gas. La
principal desventaja de esta técnica es cuando existen bajas velocidades de fluido.
También se puede utilizar para medir líquidos aunque se corre el peligro de
rotura de la sonda.
Placas de Orificio: Las Placas de Orificio son las mas utilizadas y consiste en
una placa perforada que se instala en la tubería. Para captar la presión diferencial
es necesario conectar dos tomas, una antes y otra después de la placa. La posición
de las tomas puede ser en las propias bridas (tamaños hasta 10-12”) o en la tubería
(tamaños mayores de 10- 12”). Es quizás la forma más barata de medir caudal para
tamaños desde 6”.

44
Annubar: El tubo Annubar es una innovación del tubo Pitot. Consta de un tubo
exterior situado a lo largo de un diámetro transversal de la tubería, y de dos tubos
interiores. El tubo exterior consta de cuatro orificios en la cara aguas arriba de la
corriente, que se utilizan para interpolar los perfiles de velocidad y poder realizar
un promedio, y otro orificio en el centro del tubo pero en la cara aguas debajo de la
corriente. De los dos tubos que están en el interior, uno sirve para promediar las
presiones obtenidas en los cuatro orificios, midiendo la presión total, mientras que
el otro tubo que se encuentra en la parte posterior, mide la presión estática en el
orificio central aguas debajo de la corriente. Tiene mayor precisión que el pitot y
baja pérdida de carga.
Medidores de Área Variable: Los medidores de caudal por área variable utilizan
el mismo principio de medida que los medidores por presión diferencial, es decir,
la relación entre la energía cinética y la energía debida a la presión. En éstos
instrumentos el área de la restricción cambia al mismo tiempo que el caudal,
permaneciendo constante la presión diferencial. El instrumento de área variable por
excelencia es el rotámetro, el cuál consta básicamente de un tubo vertical
troncocónico, de cristal o con armadura metálica, en cuyo interior se encuentra
un flotador. El fluido entra por la parte inferior del tubo, arrastrando el flotador en
dirección ascendente. Al ascender el flotador va dejando libre un área en forma
anular hasta que la fuerza producida por la presión diferencial en las caras superior

45
e inferior del flotador se equilibra.
Es por lo tanto un sistema basado en equilibrio de fuerzas. La posición de
equilibrio alcanzada por el flotador dentro del tubo es una indicación directa del
caudal de paso, marcado sobre el propio tubo o armadura. Esta técnica de medición
se utiliza para bajos caudales y fluidos limpios. Las precisiones para este tipo de
instrumentos vienen a ser del +/- 2%, por lo que no son aconsejables cuando se
requieren altas precisiones, tiene alguna limitación en cuanto a instalación (montaje
vertical), y habitualmente son utilizados para medidas locales. Por otra parte, son
instrumentos baratos, simples, aptos para caudales pequeños y la lectura de caudal
es lineal.
Medidores de Desplazamiento Positivo: Los medidores de desplazamiento
positivo operan atrapando un volumen unitario y conocido de líquido,
desplazándolo desde la entrada hasta la salida, y contando el número de volúmenes
desplazados en un tiempo determinado. También se suelen conocer con el nombre
de contadores por que cuentan el volumen de líquido independientemente del
tiempo transcurrido. En cada medidor se pueden destacar tres componentes:
− Cámara.
− Desplazador.
− Mecanismo que cuenta en número de veces que el desplazador se mueve.
Un punto importante a tener en cuenta en este tipo de instrumentos, es el
conseguir una buena estanqueidad de las partes móviles, evitando un par de
rozamiento inaceptable y que la cantidad de líquido de escape a través del medidor
sea moderada. Por esto es necesario calibrar el medidor para varios caudales, dentro
del margen de utilización y con un fluido de viscosidad conocida.
Con este tipo de instrumentos la medida es directa, sin tener que recurrir a ningún
tipo de cálculo.
Existen varios tipos de medidores del tipo desplazamiento positivo, siendo los
más utilizados los de ruedas ovales, helicoidales, tipo pistón, paletas deslizantes y
tipo turbina.
Este último es el sistema mas utilizado en la industria, y consta de un carrete de

46
tubería en el centro del cuál hay un rotor de paletas múltiples, montado sobre
cojinetes para que pueda girar con facilidad, y soportado aguas arriba y aguas abajo
por un dispositivo de centrado. También suelen incorporar un enderezador de vena
fluida. La energía cinética del fluido circulando hace girar el rotor con una
velocidad angular que es proporcional a la velocidad media axial del fluido, y por
lo tanto al caudal volumétrico. La salida, mediante impulsos eléctricos, se produce
cuando se detecta el paso de cada paleta alrededor de uno o más sensores situados
en el campo del medidor. Las principales ventajas de estos tipos de instrumentos
son:
− Buena exactitud y amplio rango de medida.
− Buena repetitibilidad.
− Buen comportamiento para fluidos muy viscosos, y para aquellos fluidos con
condiciones cambiantes.
− Medida directa de caudal volumétrico. Los principales inconvenientes son:
− Alto costo para grandes tamaños (>6”).
− Alta pérdida de carga (limitación de caudal).
− Mal funcionamiento para fluidos sucios (posibles bloqueos de las partes
móviles).
− Pueden dañarse por sobrevelocidad.
Al presentar resistencia a la fricción, para bajos caudales su funcionamiento no
es correcto, siendo su margen idóneo de funcionamiento entre el 20 y el 65%.
Medidas de Temperatura:
Dentro de la Central Azucarera La Pastora C.A., al igual que las medidas de
presión y nivel, la medida de temperatura en una de las variables de proceso más
utilizadas en los procesos industriales. No es este el curso en el que se deba explicar
físicamente en que consiste la temperatura. pero si es bueno indicar que las medidas
de temperatura para su transmisión remota se producen como consecuencia de una

47
serie de fenómenos que a continuación enumeramos:
– Efecto “Seebeck” (Generación de una f.e.m. por el efecto de variación de la
tra. entre un bimetal o termopar).
– Efecto “Peltier” (efecto contrario al Seebeck, al generar una corriente en un
bimetal, se desprende calor).
– Efecto “Thomson” (diferencia de densidad de electrones en diferentes
puntos de un hilo a distinta temperatura).
Así como se utilizan diversos fenómenos, tales como:
– Variaciones en volumen o estado de cuerpos (termómetros de mercurio,
gases, etc.).
– Variación de la resistencia de un conductor (termorresistencias).
– Variación de la resistencia de un semiconductor (termistores).
– F.e.m. creada en la unión de dos bimetales (termopares).
– Intensidad de radiación (pirómetros ópticos).
– Etc.
Al igual que casi todas las variables de proceso, las limitaciones de las diferentes
tecnologías de medición dependen de la precisión requerida, velocidad de respuesta,
condiciones del proceso, etc. A diferencia de otras mediciones, cabe mencionar que
las medidas de temperatura, en general, tienen una inercia bastante mas elevada que
otras variables de proceso como la presión o caudal (casi instantáneas).
Otro factor importante a tener en cuenta en las medidas de temperatura es la
necesidad de instalar un elemento de protección entre el sensor y el proceso,
llamado termopozo, vaina o “thermowell”. Dicho elemento debe diseñarse y
coordinarse de acuerdo a las especificaciones mecánicas del proyecto.
Indicadores locales de Temperatura (termómetros): Los indicadores de
temperatura mas utilizados en la industria son los termómetros “bimetálicos”. Los
termómetros bimetálicos se basan en el diferente coeficiente de dilatación existente
entre dos metales diferentes y unidos. La unión mecánica de una aguja al bimetal,
hace que por efecto de cambio de temperatura se desplace. La precisión suele ser
del 1% y su campo de actuación es entre –200 y 500 ºC.

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Otro tipo de termómetro utilizado es el llamado de termómetro de Bulbo. Estos
consisten esencialmente en un bulbo conectado por un tubo capilar a una espiral.
Cuando la temperatura del bulbo varía, el volumen del gas del interior varía,
enrollándose o desenrollándose la espiral moviendo la aguja en consecuencia.
Además de un gas, también es posible que los bulbos contengan líquido, vapor o
mercurio. Saber, que se suele compensar la temperatura por efecto de la longitud
del capilar (volumen de tubo) y por variaciones de temperatura ambiente. El campo
de actuación suele estar entre 150 y 500 ºC.
Elementos Primarios de Temperatura: En primer lugar cabe indicar que para
la transmisión de medidas de temperatura se necesitan dos o tres equipos, que son
termopozo, elemento primario y si se quiere llevar una señal de 4-20 mA,
convertidor de temperatura. En este apartado hablaremos de los elementos
primarios o sensores de temperatura. Existen dos tipos de elementos primarios que
son los termopares y las termoresistencias. En ambos casos, la adición de un
convertidor basado en microprocesador, hace que las señales se conviertan a una
forma mas estandarizada (4-20 mA, hart, etc.).
Termopares: El termopar se basa en el efecto descubierto por Seebeck, de la
circulación de una corriente en un circuito formado por dos metales diferentes
cuyas uniones se mantienen a distinta temperatura.
Por el efecto Seebeck y una serie de leyes fundamentales, se ha llegado a la
conclusión de que en el circuito correspondiente se desarrolla una pequeña tensión
continua proporcional a la temperatura de la unión de medida, siempre que haya
una diferencia de temperaturas con la unión de referencia.
Los valores de esta f.e.m. están perfectamente tabulados en tablas de conversión.
Existen diferentes tipos de termopares, siendo su diferencia en el tipo de bimetales
utilizados y por lo tanto en las f.e.m. generadas en función de las temperaturas.
Se adjunta una tabla de termopares según la denominación, materiales y rangos
de actuación. Cada uno de los anteriores tiene características particulares tales como
rango, linealidad, sensibilidad, etc.

49
Los límites de error de los termopares, según la norma ISA 96.1, son según la
tabla adjunta:
Así por ejemplo, para medir 500º C con un termopar tipo K, éste puede introducir
un error de +/- 3,75 ºC si es de tipo estándar.
Mencionar que los termopares suelen estar encapsulados en un tubo de material
apropiado al entorno donde se va a efectuar la medida, normalmente de acero
inoxidable. Asimismo, la unión caliente puede estar unida al extremo de la funda
de protección o aislada de la misma, para que no exista comunicación a masa o
tierra de la planta.
Un concepto muy importante en la instalación de los termopares, cuya señal se
quiere transmitir sin convertidor de temperatura, es la utilización del cable de
extensión de termopares. Si cableamos un termopar con un cable estándar de cobre
o aluminio estamos “rompiendo” la continuidad del termopar. Se debe utilizar un
cable de extensión del mismo tipo que el termopar, así por ejemplo para un termopar

50
del tipo “K”, el cable de instalación debe ser de “Cromel-Alumel”. En el caso de
utilizar un convertidor, se debe utilizar el mismo concepto desde el elemento
primario hasta el convertidor.
Termorresistencia: Si se construye una bobina de un hilo metálico y se mide su
resistencia a una temperatura conocida, se puede utilizar la medida de la resistencia
a otra temperatura para conocer esta temperatura, este es el fenómeno en el que se
basan las termorresistencias, es por lo tanto una medida indirecta ya que no se mide
directamente. Para ello se requiere un circuito de medida para inferir la temperatura
partiendo de la resistencia. El circuito habitualmente utilizado es el puente de
Wheatstone. En este caso es necesario compensar la resistencia de los cables que
forman la línea desde la termorresistencia al sistema de medida.
Los materiales que se usan normalmente en las sondas de resistencia son el
platino y el níquel. El platino es el elemento mas adecuado desde el punto de vista
de precisión y estabilidad, pero también es el mas caro. La sonda mas utilizada es
la Pt-100 (resistencia de 100 ohmios a 0 ºC).
El níquel es mas barato que el platino y posee una resistencia más elevada con
una mayor variación por grado, sin embargo tiene la desventaja de la falta de
linealidad en su relación resistencia-temperatura.
El cobre es barato y estable pero tiene el inconveniente de su baja resistividad.
Se adjunta una tabla de termorresistencias como ejemplo.
Habitualmente las termorresistencias no se utilizan por encima de los 500 º C
debido a las desviaciones producidas. Termopares o Termorresistencias
En cualquier proyecto surge la eterna pregunta a la hora de especificar los
elementos primarios de temperatura, ¿Qué instalamos termopares o

51
termorresistencias?.
La respuesta a esta pregunta, habitualmente la contestan las especificaciones del
cliente final o unos criterios de diseño de cumplimiento.
Medir la temperatura con un termopar, requiere medir además la temperatura de
la junta fría, siendo ésta una fuente de posibles errores, además, se suele instalar el
cable de extensión de termopares lo que suele dar un error adicional. Estos errores
secundarios suelen ser mas importantes que los del propio sensor.
La exactitud de una termorresistencia es mejor que la de un termopar, ya que no
requiere de una compensación de una junta fría y no requiere de cables de
extensión.
Otro factor importante es el concepto de la deriva. Los termopares son propensos
a tener deriva, desviación permanente de una señal que se produce de forma muy
lenta a lo largo de un cierto periodo de tiempo, producidos por la propia naturaleza
de construcción.
La velocidad de respuesta es similar en ambos casos, siendo el coste del termopar
mas barato como equipo, aunque más caro como instalación cuando se requiere
cable de compensación. El elemento primario es la punta del iceberg en cuanto al
coste conjunto.
Se adjunta tabla de comparación.

52
Convertidores o Transmisores de Temperatura: Estos equipos son instalados
cuando se requiere una medida de 4-20 mA a la entrada del sistema receptor. Lo
que hacen es convertir la señal del termopar o termorresistencia a una señal de salida
del tipo 4-20 mA. Hoy en día, los convertidores son capaces de admitir cualquier
tipo de elemento primario, siendo solo necesaria una pequeña configuración y
calibración. Estos equipos pueden ir instalados en la propia cabeza de conexiones
del elemento primario, en un armario (rail DIN), o con una envolvente tipo
transmisor.
Interruptores de Temperatura o Termostatos: Las tecnologías son las mismas,
con la diferencia que se les incluye un contacto eléctrico calibrado a un valor de
temperatura, de tal manera que dicho contacto cambia de estado cuando el valor de
la temperatura.

53
Medidas de Nivel:
Dentro de la Central Azucarera La Pastora C.A., la medición de nivel quizás sea
la que más tecnologías disponen para su medición, y al contrario que el resto de las
variables de proceso, existen en el mercado diversos sistemas de medición para las
mismas aplicaciones. Es por ello que también la complicación que tienen los
usuarios finales para poder seleccionar un sistema de medición. La forma de
seleccionar la tecnología casi siempre depende de dos factores como son el precio
y la precisión requerida, aparte de la validez de la tecnología para nuestro proceso.
En el pasado, las tecnologías de medición estaban basadas principalmente en
métodos mecánicos y neumáticos, hasta la llegada de la tecnología electrónica. A
continuación se da una ligera visión de una selección representativa de las técnicas
de medición de nivel más comúnmente utilizadas.
Indicadores de nivel de Vidrio: Era la medición de nivel más utilizada en la
industria para indicaciones locales, aunque cada vez mas, es sustituido por los
indicadores de nivel magnéticos. El sistema de medición está basado en el principio
de vasos comunicantes. Se utiliza para líquidos “limpios”. El depósito requiere de
dos conexiones para conectar el nivel, instalando entre las conexiones del nivel y el
depósito unas válvulas de aislamiento para poder separar ambos sistemas.
Ventajas: Sencillo de instalar y barato (depende de presiones y temperaturas).
Inconvenientes: No válido para fluidos sucios, viscosos, no permite instalar
dispositivos para retransmitir las señales.
Indicadores de nivel Magnéticos: Es la medición de nivel más utilizada en la
industria para indicaciones locales. Al igual que los niveles de vidrio, el sistema de
medición están basado en el principio de vasos comunicantes, con la diferencia que
se sustituye el vidrio transparente por una serie de láminas magnéticas que van
cambiando de posición, y por lo tanto de color, a medida que detectan nivel. Se
utiliza para cualquier tipo de líquidos compatibles con los posibles materiales de
construcción. El depósito requiere de dos conexiones para conectar el nivel,
instalando entre las conexiones del nivel y el depósito unas válvulas de aislamiento

54
para poder separar ambos sistemas.
Ventajas: Sencillo de instalar y es posible utilizar con altas presiones y
temperaturas. Se le pueden acoplar contactos para utilizar como interruptor de
nivel.
Inconvenientes: No válido para fluidos sucios o viscosos.
Indicadores de nivel con Manómetro: Es una medición de nivel sencilla, que se
puede utilizar en tanques atmosféricos donde no se requiere una alta precisión. El
método consiste en instalar un manómetro diferencial en la parte baja del depósito,
con una conexión al tanque y la otra a la atmósfera. De esta manera el manómetro
medirá la columna de agua correspondiente. En caso de que el líquido no sea agua,
se debe compensar la medida con la densidad del líquido. El manómetro se debe
solicitar con la escala en “%” o calibrada en mm.c.a., m.c.a., etc. El depósito
requiere de una sola conexión para conectar el manómetro.
Ventajas: Sencillo de instalar y muy barato.
Inconvenientes: Poco preciso y sensible a los cambios de densidad.
Transmisor de Nivel por presión Hidrostática y Diferencial: Es una medición
de nivel sencilla y basada en el mismo sistema que “Indicadores de nivel con
Manómetro”. La presión hidrostática de la columna de líquido se mide directamente
con un transmisor de presión o de presión diferencial. El transmisor se monta en la
parte más baja del depósito. En el caso de depósitos presurizados, es necesaria la
instalación de un transmisor de presión diferencial, de modo que a un lado de la
cámara se mida la presión ejercida por la columna del líquido, mas la sobrepresión
del proceso, y en el otro sólo la sobrepresión. De esta manera la diferencia de
presión es el peso de la columna del líquido. Lo más habitual en estos casos es la
utilización de un transmisor de presión diferencial, pero también se podrían utilizar
dos transmisores de presión relativa.
Ventajas: Sistema bastante sencillo y buena precisión.
Inconvenientes: Sistema que depende de la densidad y relativamente costoso por
la instalación requerida.

55
Medidas de Análisis:
Dentro de la Central Azucarera La Pastora C.A., una variante muy específica de
las variables de proceso son las medidas de análisis (variables físicas y químicas).
En el mundo de las plantas industriales existen infinidad de variables que se pueden
medir, siendo estas tan complejas como uno se pueda imaginar. No es misión de
este curso el entrar en detalle sobre todas y cada una de las variables, así como en
las posibles tecnologías. Tampoco existe una diferenciación clara de cómo clasificar
dichas tecnologías.
Un punto muy importante a tener en cuenta es que la mayoría de los analizadores
requieren de un sistema de extracción de la muestra, de una línea de transporte de
la muestra y de un sistema de acondicionamiento de muestras. En algunos casos es
más importante el transporte y acondicionamiento que el propio analizador. Una
posible clasificación de las medidas de análisis podría ser:
– Analítica de Agua-Vapor.
– Analítica de Emisiones.
– Analítica de otras propiedades físicas-químicas.
A continuación, simplemente enumeramos las medidas de análisis mas utilizadas
en la industria y plantas de proceso, de acuerdo a la anterior clasificación.
Analítica de Agua-Vapor: Los parámetros mas medidos en los ciclos agua-vapor
son:
– Conductividad.
– pH.
– Oxigeno Disuelto.
– Sólidos en suspensión (Brix.)
– Turbidez.
– Hidradica.
– TOC (Carbono Orgánico Total)
La misión principal de este tipo de analizadores, es la de controlar dichos
parámetros, para poder proteger sistemas y “avisar” de la necesidad de tratar

56
químicamente los fluidos (dosificar), así como para comprobar la calidad de ciertos
fluidos bien de consumo o de sus efluentes.
Analítica de otros parámetros Físicos-Químicos: Aparte de los parámetros
anteriormente indicados, que quizás sean los mas empleados en la mayoría de las
plantas de proceso, existen otros muchos parámetros más específicos dependiendo
del tipo de proceso. Entre otros se podrían enumerar:
– Viscosidad
– Color
– Humedad relativa
– Densidad en líquidos
Cuadro de Control de las Variables del Proceso Rangos y Escalas:
Variable de Proceso Proceso Set Point Rango Escala
Caña Molida (Peso W) Recepción/Molienda 200 180-220 Ton/h
Agua Condensada (Temperatura T) Molienda/Colado 70 65-80 °C
Bactericida (Análisis) Molienda/Colado 7,5 5-10 Ppm
Sacarato de Calcio (Análisis) Encalado 13 14-16 °Be
Presión de las Picadoras y Niveladoras
(Presión)
Molienda
Niveladora
Picadora 1
Picadora 2
Picadora 3
2100
2400
2500
2650
2400 Psi
Jugo Encalado (Análisis) Encalado 5,5 5,5 Ph
Temperatura del Jugo Encalado
(Temperatura)
Calentamiento
103 102-105 °C
Pol de Cachaza (% Análisis) Filtración <1,4 <1,4 %
Jugo Encalado Clarificado (Análisis) Clarificación 7,5 7,4-7,6 Ph
Floculante (Análisis) Clarificación 11
2
11-12
2-3
Brix.
ppm
Meladura o Jarabe (Análisis) Evaporación 63 60-65 Brix.
(Presión) Vapor de Escape Evaporación 20 19-20 Psig
(Temperatura) Vapor de Escape Evaporación 130 125-140 °C
(Presión) Vg Cocimiento 10 8-12 Psig
(Temperatura de Operación) Cocimiento 70 60-80 °C
(Presión de Operación) Cocimiento >25 >25 °Hg
Pol (Análisis %) Rendimiento Centrifugado 99 98-99 %

57
Elementos Primarios (Sensores -Transductores)
En la Central Azucarera La Pastora C.A., Son aquellos instrumentos que están
en contacto con el fluido o variable, utilizando o absorbiendo energía del medio
controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la
variación de la variable controlada. Los ejemplos más típicos son las placas de
orificio y los elementos de temperatura (termopares o termorresistencias). Cabe
indicar que a los instrumentos compactos como manómetros, termómetros,
transmisores de presión, etc. ya se supone que el elemento primario está incluido
dentro del propio instrumento.
Elementos de Transmisión
Son aquellos instrumentos que captan la variable de proceso, generalmente puede
ser a través de un elemento primario, y la transmiten a distancia en forma de señal
neumática (3-15 psi), electrónica (4-20 mA), pulsos, protocolarizada (hart) o bus de
campo (Fieldbus Foundation, Profibus, etc.). Estos instrumentos dan una señal
continua de la variable de proceso.
Dentro de los transmisores los hay ciegos (sin indicador local) y con indicador local
incorporado.
Indicadores Locales: Son aquellos instrumentos que captan la variable de proceso
y la muestran en una escala visible localmente. Los indicadores locales más utilizados
son los manómetros (presión), termómetros (temperatura), rotámetros (caudal), etc.
Normalmente estos instrumentos no llevan electrónica asociada, aunque también se
consideran indicadores locales a los indicadores electrónicos conectados a los
transmisores. Estos últimos pueden ser analógicos o digitales.
Interruptores: Son aquellos instrumentos que captan la variable de proceso, y para
un valor establecido actúan sobre un interruptor. Es decir, cambian de estado de reposo
a activado cuando el proceso llega a un valor predeterminado. Es un instrumento todo-

58
nada. Los instrumentos más habituales son los presostatos (presión), termostatos
(temperatura), interruptores de nivel, flujostatos (caudal), etc.
Convertidores: Son aquellos instrumentos que reciben un tipo de señal de un
instrumento y la modifican a otro tipo de señal. Pueden ser convertidores de señal
neumática a electrónica, de mV a mA, de señal continua a tipo contacto, etc. Se usan
habitualmente por necesidades de los sistemas de control de homogeneización.
Elementos de Control
El controlador recibe la señal de la variable medida y lo compara con el valor
consigna establecido, emitiendo una acción correctora. Este controlador puede ser
proporcional, proporcional integral o proporcional integral derivativo. En el caso de la
empresa Central Azucarero La Pastora C.A., el sistema de control automatizado para
los proceso de molienda-calderas-evaporación emplean un sistema de control lógico
programable PLC.
Elementos Finales de Control o Actuadores
Son aquellos instrumentos que reciben un tipo de señal procedente de un controlador
y modifica el caudal del fluido o agente de control. Los más habituales son las válvulas
de control, servomotor o variador de frecuencia. Otros tipos de instrumentos cada vez
menos utilizados son los registradores y controladores locales.
En la mayor parte de los procesos industriales aparecen lazos de control formados
por tres elementos típicos: transmisor, regulador y válvula. Actuando
conjuntamente garantizan una operación controlada y eficiente de la planta junto con
otros equipos automáticos.
Los avances de la electrónica en la instrumentación industrial han ido desplazando
a la neumática clásica que fue pionera en la automatización. Más recientemente la

59
incorporación de la electrónica digital permite usar transmisores inteligentes, sistemas
de control distribuido y avanzado optimizando, aún más, los procesos de producción.
Todas estas novedades, que se desarrollan a alta velocidad, concentran la atención
de los ingenieros de control a la hora de definir y diseñar los sistemas, dedicando menos
tiempo y atención a las válvulas de control. Una especificación superficial de las
válvulas, bien en fase de proyecto ó en fase de compra, dejaría la selección a una
arriesgada “ingeniería de precio” donde no se valore adecuadamente la visión global
del sistema de control y sus objetivos.
A diferencia de otros instrumentos, la válvula de control está siempre modulando
energía y es pieza clave que puede minimizar la eficacia de un sistema de control
sofisticado y caro. Es por esto la necesidad de elevar el nivel de exigencia en los
criterios de selección de las válvulas de control para lo que se requiere una mayor
formación y conocimiento de su tecnología, que también ha evolucionado en los
últimos años como consecuencia de un mayor conocimiento de los fenómenos físicos
que tienen lugar en plantas donde se trabaja a altas presiones y temperaturas, los nuevos
materiales disponibles y la mejora en los sistemas de cálculo.
El objetivo de este curso no es el entrar con detenimiento en el diseño y cálculo de
las válvulas de control, sino el apreciar la importancia que tienen dentro de los procesos
industriales y tener una breve idea de los tipos y principales características.
En cuanto a constitución mecánica, las válvulas de control tienen las mismas
configuraciones que las válvulas manuales, es decir, pueden ser del tipo:
– Globo o asiento.
– Mariposa.
– Bola.
– Compuerta.
– Macho.
– Diafragma.
– Etc.
Dentro de las válvulas de control se podrían distinguir dos tipos en función del tipo
de control:

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