Librería de modelos del cuarto de azúcar de la industria azucarera para simuladores de entrenamiento de operarios

Resumen

En la Tesis se describen los detalles de una librería orientada a objetos de modelos dinámicos que resulta útil para modelar el esquema de conexión de las diferentes unidades de proceso típicamente encontradas en la sección de cristalización de las fábricas de azúcar de remolacha. El Cuarto de Azúcar es la última sección de la fábrica. Recibe desde el departamento precedente una solución técnica de sacarosa en agua contaminada de otras muchas sustancias orgánicas e inorgánicas y produce el azúcar en granos con los índices de calidad relativos a su pureza y uniformidad que son apreciados comercialmente. El departamento entrega además como sub-producto la llamada melaza que contiene la casi totalidad de las impurezas originalmente introducidas y una parte de la sacarosa que es imposible aprovechar en las condiciones tecnológicas dadas. El objetivo de los modelos, y de la herramienta de simulación de ellos derivada, es el entrenamiento de operarios de sala de control y del personal técnico en el manejo de las unidades fundamentales del Cuarto de Azúcar de forma individual y en las interacciones no triviales entre las mismas al conformar la topología del departamento. A pesar de avances continuos en la instrumentación y el control del proceso, existen muchas variables importantes, sobre todo aquellas vinculadas a la calidad del producto, que no son medidas en línea. Por otra parte, la existencia en la sección de muchos equipos de naturaleza batch y semi-batch, como los propios cristalizadores, determina que los procesos sean lentos, inciertos, no-lineales y que, por tanto, requieren de la atención experta de los operarios. Los anteriores argumentos, unidos al carácter estacional de una industria necesariamente ligada a los ciclos agrícolas y que implica largos periodos de inactividad, justifican la necesidad del entrenamiento del personal técnico. La librería brinda los modelos de las unidades de proceso de la sección, entre las cuales se encuentran fundamentalmente los cristalizadores y las centrífugas. En el caso de los primeros, se modelan los dos tipos fundamentales existentes: aquellos en los que las condiciones necesarias a la cristalización se crean por evaporación de agua y aquellos otros en los que se acude el procedimiento de enfriar la masa. Además de los modelos matemáticos de las unidades principales, se ofrecen también los de la instalación completa típica que incluye la conexión a otros equipos auxiliares que resulten comunes en la industria de procesos, tales como depósitos, intercambiadores de calor, válvulas, bombas y controladores automáticos. La flexibilidad y capacidad de los modelos ha sido verificada y validada tomando como referente una fábrica real de azúcar de remolacha.