Diseño de un sistema de control para estufas de secado de tabaco
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Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología, Departamento de Ingeniería Mecánica
Resumen
Resumen
Este trabajo tuvo como objetivo desarrollar para la empresa COMEI un sistema de control para estufas de curado de tabaco, optimizando los parámetros de temperatura y humedad durante el proceso. El sistema propuesto utiliza un control por histéresis, una técnica que permite ajustar de manera flexible los setpoints según la experiencia del operario.
El sistema fue diseñado para implementarse a partir de las instalaciones ya existentes en la estufa, esta misma funcionaba sin ningún tipo de sistema de control, la regulación de temperatura y humedad dependía totalmente del estufero, de su experiencia y cuidado.
El diseño propuesto incluyó un controlador lógico programable (PLC) y una interfaz hombre- máquina (HMI), lo que facilitó tanto la supervisión como la modificación de los parámetros de la estufa en tiempo real. Además, se utilizaron sensores de temperatura y humedad para monitorear
constantemente las condiciones en su interior, permitiendo ajustar el proceso de acuerdo con las necesidades específicas del tabaco que se está curando. Una de las ventajas del sistema es su capacidad de adaptación a diferentes tipos y tamaños de estufas, lo que lo hace aplicable a una
variedad de equipos en la industria tabacalera, adaptándose a las necesidades específicas de los productores, mejorando la repetitividad de resultados en el proceso.
El precio de venta del sistema es de 4000 USD por cada estufa. El análisis económico de su implementación considerando su aplicación en las 6 estufas disponibles del comprador, demostró ser viable y obtener beneficios principalmente por mejoras en la calidad de las hojas secas obtenidas, recuperando la inversión en 1,4 años.
Descripción
Índice
1. Introducción .................................................................................................................... 1
1.1 Estado del arte........................................................................................................ 1
1.1.1 Sistemas tradicionales de secado ...................................................................... 1
1.1.2 Avances tecnológicos en el secado de tabaco.............................................. 3
1.1.3 Situación actual del sector tabacalero por provincia.................................... 3
1.1.4. Selección de la variedad y plantación........................................................ 4
1.2. Materia prima........................................................................................... 6
1.2.1 Morfología del tabaco............................................................................................. 6
1.2.2. El proceso del cultivo del tabaco ..................................................................... 8
1.2.3. Mejores condiciones y clima para cultivar tabaco........................................ 9
1.2.4. Tipo de suelo adecuado............................................................................. 9
1.2.5. Datos climáticos de la región de Salta. ............................................................ 10
1.2.6. Datos climáticos de la región de Jujuy. ............................................................. 13
1.2.7. Influencia del clima en la distribución de plantación de tabaco en la región de Jujuy y Salta.................................................. 16
1.3. Etapas del proceso de producción general...................................................... 19
1.3.1. Etapa 1. Producción de almácigos............................................................ 19
1.3.2. Etapa 2. Preparación del suelo y trasplante. .................................... 24
1.3.3. Etapa 3. Fertilización y cuidados post-trasplante ........................................ 27
1.3.4. Etapa 4. Desflore y cosecha ..................................................................... 28
1.4. Secado y proceso de industrialización del tabaco......................................... 31
1.4.1 Industrialización del tabaco en Salta.......................................................... 31
1.4.2. Industrialización en Jujuy ................................................................................. 31
1.4.3. Proceso de Secado............................................................................... 32
1.4.4. Humidificación ....................................................................................... 36
1.4.5. Clasificación .................................................................................................. 37
1.4.6. Enfardado...................................................................................................... 40
1.5. Datos de la empresa ................................................................................... 41
1.6 Hornos........................................................................................................ 42
1.6.1. Estufas tipo bulk curing (fincas de tabaco de salta)........................ 42
1.6.2. Definición y características del bulk curing............................................. 42
1.6.3. Ventajas del bulk curing ............................................................................ 44
1.6.4. Detalles técnicos de los hornos de bulk curing........................................ 45
1.6.5. Diagrama de una estufa típica de tipo bulk-curing y sus componentes.46
1.7. Objetivos del trabajo................................................................................... 49
2. Materiales y métodos................................................................................... 50
2.1 Marco conceptual................................................................................... 50
2.1.1. Tipos de humedad en las hojas de tabaco y su influencia en el curado. 51
2.1.2. Transferencia de calor y humedad en el curado de tabaco ........................ 52
2.1.3. Balance de la estufa ..................................................................... 54
2.1.4. Influencias de la transferencia de calor y humedad en el curado de tabaco ........... 72
2.1.5. Control de la estufa y automatización................................................. 72
2.1.6. Automatización y comunicación.......................................................................... 75
2.2 Diseño conceptual.......................................................................................... 75
2.2.1. Diseño conceptual del sistema de control ...................................................... 75
2.2.3. Selección de componentes para el sistema de control ........................... 94
2.2.4 Selección de componentes del sistema de humidificación ........................ 97
2.2.5. Funcionamiento del sistema de control de secado........................................ 99
3. Análisis económico...................................................................................... 103
3.1 Valor Actual Neto (VAN).................................................................................. 103
3.2. Tasa interna de retorno (TIR) ................................................................................ 104
3.3. Precios unitarios........................................................................................... 104
3.4. Inversión inicial, beneficios y comparación de costos operativos............. 105
4. Resultados.................................................................................................................... 112
4.1. Resultados del balance energético ................................................................ 112
4.2. Resultados de la mejora del sistema de humidificación ........................ 116
4.3. Resultados del análisis económico...................................................... 117
4.4. Resultados finales. ......................................................................................... 118
5. Conclusiones................................................................................................ 120
5.1. Conclusiones del balance energético ............................................................. 120
5.2. Conclusiones respecto a la mejora del sistema de humidificación.......... 121
5.3. Conclusiones respecto al análisis económico ............................................... 121
5.4. Conclusiones finales................................................................................... 122
5.4.1. Implicaciones y áreas de mejora ................................................................... 123
Bibliografía ........................................................................................................ 125
Palabras clave
Citación
Moreno, C. S. (2025). Diseño de un sistema de control para estufas de secado de tabaco [Proyecto final de graduación de la carrera de Ingeniería Mecánica, Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología].